2.2 Анализ форм деформаций процессов и рабочих мест в технологии холодной высадки
Холодная высадка (прессование) крепежных изделий осуществляется на прессе или автоматической машине холодной высадки. При последовательном холодном прессовании, однопостовой и многостационной холодной штамповке форма полуфабриката в верхней последовательности или верхней станции ковки (прессования) напрямую влияет на формование следующей последовательности или следующей станции. Следовательно, то, как определить правильную форму деформации на основе разумного распределения коэффициента деформации, напрямую связано с будущей деформацией и качеством продукции.
2.2.1 Процесс холодной высадки (прессования) стержневых крепежных изделий
Холодная высадочная (прессовая) обработка стержневых крепежных изделий должна учитывать соответствующие параметры каждого процесса (станции). К основным параметрам относятся коэффициент ковки, где Lo и do — исходная длина и диаметр поковочной части заготовки соответственно; D. H представляет диаметр и высоту заготовки после ковки, как показано на рисунке 36-7.
Lo/do — мера продольной устойчивости осадочной деформации заготовки, то есть способности осадочной части заготовки сопротивляться продольному изгибу при осадке. Чем меньше значение Lo/do, тем благоприятнее для ковки головки; При слишком большом значении Lo/do в ковочной части заготовки возникает продольный изгиб. Помимо величины Lo/do, существуют и другие факторы, влияющие на продольную устойчивость при высадке заготовок. Будь то автомат холодной высадки или отрезной станок, будь то резка лезвием или гильзорезом, режущая часть заготовки не может быть перпендикулярна ее оси и должна иметь наклон от 1 до 5 градусов. Таким образом, во время холодной высадки (прессования) первоначальная сила штамповки на заготовке не находится в центре, и возникает эксцентриситет, вызывающий неравномерное воздействие на заготовку, что приводит к неравномерной деформации и сгибанию из-за продольного изгиба во время формовки головки. Для сечений с малыми углами наклона продольный изгиб, возникающий при деформации, не очевиден, что не отразится на качестве головки. В процессе холодной высадки (прессования) после резки основной целью подготовки заготовки к формованию является достижение этого.
Кроме того, нижний конец первичной полости штамповки является поверхностью передачи усилия ковки к заготовке. Если центр смещен, центр результирующей силы неизбежно будет смещен. Аналогичным образом, это также фактор, влияющий на возникновение продольного изгиба. Использование подпружиненного верхнего стержня во время первоначальной штамповки (см. рисунок 36-13) может смягчить это воздействие. Другие факторы, такие как точность работы станка и уровень настройки оператора для установки приспособления, также оказывают влияние на начальную штамповку.
Для повышения устойчивости заготовки при первичной штамповке, особенно для низкоуглеродистых сталей и других марок сталей с плохими режущими свойствами, для повышения устойчивости заготовки при деформировании помимо конической формы следует также быть цилиндрической полостью высотой 1,5-2 мм в рабочей полости на малом конце начальной штамповки, как показано на рисунке 36-12.
Рисунок 36-12 Форма внутренней полости первоначального осадочного пуансона
По опыту, при Lo/do меньше или равном 2,3, для формирования головки без продольного изгиба необходима всего одна поковка. Когда Lo/do меньше или равно 4,5, для завершения формирования головки требуются два процесса ковки; Когда Lo/do меньше или равно 8, формирование головки необходимо завершить за три цикла ковки. Короче говоря, чем больше значение Lo/do, тем больше раз требуется проковка. Для среднеуглеродистых и легированных сталей из-за наклепа, вызванного ковкой, последующий процесс деформации осуществить сложно. В этом случае непрерывную холодную ковку (прессование) необходимо заменить последовательным холодным прессованием. Полуфабрикаты между процессами размягчаются и отжигаются для снижения твердости полуфабрикатов и снятия внутренних напряжений, возникающих во время технологической деформации.
Чем больше соотношение D/H, тем выше сложность ковки. Фактически, конечные деформационные размеры изделий, представляющие D и H, можно рассчитать как объемы, а затем рассчитать необходимую длину Lo и диаметр do заготовки. Количество раз осадки можно определить, используя значение Lo/do.
(1) Определение исходной формы высадки головки болта с шестигранной головкой
Разумное определение формы первоначальной поковки облегчит течение металла в полости формы, сохранит стабильный поток металлических волокон и облегчит деформацию следующей рабочей станции.
Форма исходной поковки коническая, и существуют две формы полости конической формы для начальной ковки: одна без пружинного верхнего стержня (иглы), а другая - с пружинным верхним стержнем (иглой), как показано на рисунке {{0 }}.
Рисунок 36-13. Полость первоначального высаживаемого прототипа.
Рисунок 36-14 Форма внутренней полости первоначального осадочного пуансона
Конический пуансон без пружинного верхнего стержня применяют для высадки длинных стержневых заготовок; Штамповочный штамп с пружинным верхним стержнем используется для заготовок с более короткими сечениями стержня. Угол конуса конической полости без пружинного верхнего стержня для начальной штамповки должен быть соответственно больше, чтобы заготовка могла легко отделиться от первичной ковочной матрицы. Обычно принимается от 8 до 16 градусов, а форма внутренней полости исходного ковочного пуансона показана на рисунке 36-14.
При ковке с тремя ударами необходимо выковать два конуса. Первый конус имеет особенно малый угол конуса, от 2 до 3 градусов, он играет основную роль в формовании, обеспечивая хорошее выравнивание и стабильность во время второй начальной деформации ковки. Размер рабочей полости конического пуансона можно рассчитать исходя из объема осаживаемой головки, диаметра проволоки и расстояния между пуансоном и матрицей. Из рисунка 36-15 видно, что объем всей конической головки состоит из двух частей: объема V1 и объема V2, то есть V-конуса=V1+V2. , а V-конус равен объему головки изделия после точной ковки, то есть V. Если V можно рассчитать по размеру изделия, то V1=V-V2.
Рисунок 36-15 формы эмбриональной головы
Из рисунков 36-15 видно, что существует множество ограничений на V2, таких как расстояние зазора между пуансоном и штампом, глубина рабочей полости штампа, форма заполнения металла внутри, и диаметр ствола, образующий V2. Поэтому обычно используют эмпирические формулы:
В1=КВ (мм3) (Формула 36-17)
В формуле V – объем, образующий головку изделия.
K - Коэффициент формы изделия
Для болтов с шестигранной головкой и болтов с направляющей шейкой с шестигранной головкой K=0.75-0.85;
Для винтов с полукруглой головкой K{{0}}.7 до 0,8;
Для винтов с потайной головкой от K{{0}},5 до 0,6.
Малый торцевой диаметр dM конуса равен или немного меньше минимального размера сырья, а большой торцевой диаметр DK конуса принимается равным 1,2-1,3 dM.
При DK=1.2dM объем V1 конуса равен:
Когда ДК=1.3dM,
(2) Определение исходной формы поковки крепежных винтов.
Существует множество типов крепежных винтов, отличающихся главным образом геометрической формой головки. В целом, коэффициент ковки (S=Lo/do и D/h) для формирования головок машинных винтов относительно невелик, что облегчает ковку. Для винтов с простой головкой нажмите на заготовку, полученную методом холодной ковки, как показано на рисунке 36-16, и можно использовать одноразовую ковку. Однако многие разновидности крепежных винтов имеют сложные канавки на головке. Для типа с поперечной канавкой формирование головки требует двух или более высадок. Исходная форма штамповки играет решающую роль при ковке изделий, соответствующих требованиям к канавкам по стандартам.
Рисунок 36-16 Щелкните по заготовке, изготовленной методом холодной высадки.
При формировании прецизионной ковочной головки канавка также подвергается высадке и экструзии. В это время деформация головки изделия не только приводит к тому, что металл течет и заполняет большой конец головки из-за осадки, но также имеет тенденцию течь в противоположном направлении силы из-за экструзии канавки. тем самым влияя на заполнение металла кромки большого торца. Особенно в направлении канавки наблюдается явный феномен «отсутствия мяса». Чтобы решить проблему локальной неполноты, вершина первоначальной штамповки имеет форму дуги окружности. Для первоначальной штамповки винтов с плоской головкой и крестообразным пазом верхняя часть имеет коническую форму с углом конуса от 120 до 150 градусов, как показано на рисунке 36-17. Его цель – уменьшить обратное течение металла при деформации, что выгодно для заполнения большого торца головки.
Определение исходной формы поковки винтов с внутренним шестигранником и цилиндрической головкой. Винты с внутренним шестигранником и цилиндрической головкой холодной высадки (с коэффициентом проковки головки менее 1,5) имеют сложную геометрическую форму и высокие требования к эксплуатационным характеристикам изделия из-за глубокого внутреннего шестигранного отверстия на головке марок 8,8, 10,9 и 12,9. Используемая сталь представляет собой среднеуглеродистую и легированную сталь с плохими характеристиками холодной штамповки и сложной деформацией головки, включая высадку, прямую экструзию и обратную экструзию. Следовательно, первоначальное штампование таких продуктов обычно должно проходить через первоначальную высадку и вторую предварительную высадку. На рисунке 36-18 перечислены несколько часто используемых в производстве исходных форм поковки. Во второй последовательности предварительного формирования внутреннее шестиугольное предварительно формирующее вогнутое отверстие формируется в головке для уменьшения деформации при доработке внутреннего шестиугольного отверстия на следующей рабочей станции. Сопротивление течению металла при обратном экструзионном деформировании снижается, благодаря чему нагрузка, воспринимаемая шестигранным пуансоном, максимально сводится к минимуму, а поток металла равномерно заполняется по кромкам верхнего и нижнего концов головки.
Рисунок 36-17 Процесс холодной высадки плоской и круглой головки с поперечными канавками
Рисунок 36-18 Принципиальная схема начальной и второй поковочных заготовок для винтов с шестигранной цилиндрической головкой и холодной высадкой
(4) Прецизионная ковка крепежных изделий в форме стержня.
Прецизионная ковка стержневидного крепежа – это процесс вковки предварительно сформированной заготовки в рабочую полость между верхней и нижней формой для получения окончательной формы и размера головки изделия.
Деформация головки варьируется в зависимости от геометрических размеров головки изделия и в целом может принимать следующие формы:
а. Болты с шестигранной и квадратной головкой
Область формирования, показанная на рисунке 36-19, состоит из трех областей: 1/3 высоты головки формируется в верхней полости модели, от 1/3 до 2/5 формируется в нижней полости модели, а остальная часть образует края заусенцев. в зазоре между верхней и нижней формами. Наконец, процесс обрезки используется для завершения обрезки шестиугольных и квадратных головок.
б. Машинные винты с полукруглой и плоско-круглой головками, причем головка полностью сформирована в верхней полости штампа (легкой штамповки).
в. Такие продукты, как винты с внутренней шестигранной цилиндрической головкой и болты с утопленной шестигранной головкой, головка которых сформирована в нижней полости формы. Поскольку это точная ковка, рабочие полости верхней и нижней формы должны соответствовать требованиям по размеру головки изделия.
(5) Процесс уменьшения стержневых крепежных деталей
Болты с шестигранной головкой – это широко применяемый крепеж, выпускаемый в широком диапазоне уровней прочности – от 3,6 до 12,9. Для производства болтов с шестигранной головкой средней и низкой прочности обычно используются два процесса: один - процесс тонкого стержня, а другой - процесс грубого стержня. Так называемый тонкий стержень представляет собой проволоку, эквивалентную диаметру резьбовой заготовки для холодной ковки. Размер проволоки меняется очень мало, и стержень можно прямо скручивать в нити; Грубый стержень – это проволока, размер которой превышает внешний диаметр резьбы. В процессе холодной ковки делают одно, два или более обжатий, чтобы длина резьбы достигла размера заготовки винта.
Винт с внутренней шестигранной цилиндрической головкой представляет собой высокопрочное изделие класса 8,8 и выше в соответствии с национальными стандартами. Хотя степень деформации головки незначительна, используемая проволока имеет более высокую прочность и меньшую пластичность. Поэтому обычно используется процесс грубого обжатия стержней. При холодной высадке проводят один или несколько раз обжатие до достижения диаметра резьбового стержня до размера заготовки винта.
Болты с шестигранной головкой изготовлены из тонкого стержня, а степень деформации головки во время холодной высадки увеличивается по сравнению с грубым стержнем. Он подходит для производства изделий с полной резьбой короткой спецификации. Производство болтов по технологии тонкого стержня часто сталкивается со следующими проблемами:
Степень деформации головки велика, и на ней легко образоваться трещины. Иногда разрезание трещин на краях шестиугольной формы не позволяет полностью их удалить.
При осадке головка часто подвергается продольному изгибу из-за значительной деформации, приводящей к складыванию на расстоянии 1/3 от опорной поверхности, как показано на рисунке 36-20, и вызывающему переворот болта.
Плохая прочность соединения между головкой и стержнем становится скрытой опасностью проворачивания тонких болтов стержня. Использование технологии грубого обжатия стержней позволяет избежать вышеуказанных проблем. Однако из-за необходимости обжатия это не только увеличивает силу обжатия, но и соответственно усложняет конструкцию пресс-формы.
1. Первоначальная ковочная матрица; 2-вогнутая форма; 3- Компоненты; 4-Верхний стержень; 5-Блок подушки
Рисунок 36-19 Принципиальная схема холодной высадки с шестигранной и квадратной головкой.
Рисунок 36-20 Схематическая диаграмма складывания, образующегося путем высадки головок болтов с толстым и тонким стержнем.
Она должна иметь редукционную матрицу, обычно обработанную твердым сплавом, что увеличивает стоимость формы.
Кроме того, существуют особые требования к смазке поверхности и твердости материала проволоки. Большинство проволок, используемых в производстве, прошли обработку фосфатированием и омылением. Проволока должна иметь твердость 75-85 HRB после сфероидизирующего отжига.
В целом, хотя процесс грубого обжатия прутков предъявляет высокие требования к проволоке и формам, что увеличивает производственные затраты, с точки зрения качества продукции он может снизить растрескивание продукции, вызванное плохой пластичностью материала. Улучшенное использование материалов, обеспечение требований к прочности продукции и общая экономическая эффективность по-прежнему остаются хорошими.
(6) Режущая кромка головки болта
Существует два типа болтов с шестигранной головкой: с утопленной головкой и с плоской головкой. С точки зрения производства и использования болты с шестигранной головкой и плоской головкой составляют более 90% от общего количества. Болты с вогнутыми отверстиями на головке вследствие прямой холодной ковки (прессования) головки предъявляют повышенные требования к пластичности проволоки. Шестиугольные края заполнены некачественно, часто выглядят как голые углы и склонны к соскальзыванию во время затяжки. Более чувствительно это отражается на автоматической линии сборки оборудования, что объективно ограничивает производство данного типа болтов с головкой.
Болт с плоской головкой и шестигранной формой образован режущими кромками. Режущие кромки могут быть расположены в многостанционном автомате холодной высадки в соответствии с многостанционным производственным процессом или могут быть укомплектованы специальной машиной для резки.
2024 январь3-йНеделя ВБМPРекомендация продукта:
Заголовок умирает,Пунш:
WBM производит штампы с коническими роликами с высокой эффективностью и автоматизацией. Ролики формируются на одном автоматическом прессе холодной высадки и подаются, разрезаются и штампуются в матрицу за пять этапов.
Мы можем производить конические роликовые штампы различных типов и размеров с гарантией качества, включая: комбинированный пуансон, наружную втулку, лезвие, комбинированный пуансон, цилиндр подачи, комбинированные штампы, двухслойную втулку, вставку.
https://www.w-bm.com/products/Taper-roller-cold-heading-dies/Heading-dies,Punch/400.html
