Горизонтально-ковочная машина

ГКМ существенно отличаются от других кузнечно-прессовых машин наличием штампов с двумя плоскостями разъема и возможностью получения из них поковок более сложной конфигурации из штанги, мерных и немерных, коротких и длинных заготовок. На ГКМ осуществляют следующие технологические операции: высадку, прошивку, просечку, пережим, отрезку, гибку, выдавливание и др.

По принципу действия различают ГКМ с вертикальным и горизонтальным разъемом матриц (рисунке 1). Рабочий ход ГКМ начинается в тот момент, когда подвижная матрица и высадочный ползун занимают исходное положение I, затем происходит зажим обрабатываемого материала II и движение высадочного ползуна III. После этого ползун и подвижная матрица возвращаются в исходное положение, а деталь перемещается в следующий ручей IV.

ГКМ также конструируют с общим и раздельным приводом блока пуансонов и подвижной матрицы, с одной и двумя подвижными матрицами, с различным исполнением и расположением в машине ползунов, муфт включения, тормозов, ограничителей подачи металла и станин.

Процесс штамповки на этих машинах характеризуется деформированием металла в замкнутых полостях штампа, состоящего из двух матриц и блока пуансонов. Штампы имеют две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. Одна плоскость разделяет блок матриц, а вторая проходит между торцами пуансонов и рабочих полостей матриц. В блоках матриц образуется несколько параллельных ручьёв, а в блоке пуансонов устанавливается соответствующее количество пуансонов.

Рисунок 1 – Перемещение исполнительных механизмов ГКМ при
вертикальном (а) и горизонтальном (б) разъемах матриц

1 – подвижная матрица; 2 – неподвижная матрица; 3 – блок пуансонов

Несмотря на широкое распространение и важные технологические преимущества ГКМ, они имеют и недостатки, являющиеся следствием их универсальности: разнообразие и сложность технологических движений, которые должна совершать заготовка при штамповке в многоручьевых штампах, затрудненный доступ к ручьям штампов. Эти недостатки усложняют труд штамповщика на ГКМ, во многих случаях приводят к серьезным затруднениям при автоматизации машин и не позволяют увеличить быстроходность ГКМ.

ГКМ с вертикальным разъемом матриц составляют подавляющее большинство всего мирового парка ГКМ. Наиболее отработанной и получившей широкое применение в отечественных и зарубежных машинах усилием > 2,5 МН является схема, показанная на рисунке 2.

Конструктивная схема изучаемой модели ГКМ с вертикальным разъемом матриц, представленной на рисунке 2, характеризуется общим приводом блока пуансонов и одной подвижной матрицы, расположением хобота высадочного ползуна под коленчатым валом, а хобота бокового ползуна – над ним, установкой приводного вала за коленчатым в горизонтальной плоскости, применением пневматической фрикционной муфты включения и ленточного тормоза, смонтированных на приводном валу, ребристым исполнением станины.

Привод машин – электродвигательный с маховиком. Система управления – электропневматическая. Управление работой машины – кнопочное или от педали.

Рисунок 2 – Кинематическая схема ГКМ

1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – фрикционная пневматическая муфта включения; 4 – маховик; 5 – тормоз; 6 – приводной вал; 7 – зубчатая передача; 8 – шатун; 9 – высадочный ползун; 10 – блок пуансонов; 11 – подвижная и неподвижная матрицы; 12 – зажимной ползун; 13 – тяга; 14 – предохранительный механизм; 15 – боковой ползун; 16 – кулачок; 17 – упорные роликовые подшипники; 18 – главный вал

Работа ГКМ, показанной на рисунке 2, осуществляется следующим образом. Движение от электродвигателя 1 посредством клиноременной передачи 2 передается маховику 4, установленному консольно на левом конце приводного вала 6. В маховик 4 встроена фрикционная пневматическая муфта включения 3, при включении которой происходит передача крутящего момента с приводного вала на коленчатый вал.

На приводном валу расположены также пневматический ленточный или колодочный тормоз 5 главного привода и малая шестерня зубчатой передачи 7. С помощью тормоза 5 осуществляется остановка подвижных частей ГКМ. Через шестерню зубчатой передачи 7 вращение от приводного вала передается на коленчатый вал, который через шатун 8 сообщает возвратно-поступательное движение высадочному ползуну 9. Высадочный ползун с помощью закрепленного на нем блока пуансонов 10 совершает работу деформации поковки.

P = K σ D² π / 4, где

D – диаметр поковки;

π – предел прочности при температуре окончания штамповки; К – коэффициент, определяемый в зависимости от вида штамповки на ГКМ (от 1 до 8). Для наборных переходов К=1;

Определив Р, подбирают ГКМ по каталогу. Если высота штамповочного пространства не позволяет разместить в штампе требуемое число ручьев, то выбирают по каталогу ближайшую большую машину, а иногда и следующую машину, т.е. через одну ступень. Высоту штампа можно определить из выражения, приближенно учитывающего размеры переходов, число переходов и толщину стенок между ручьями штампа:

H = ∑D_k + 0.3 ∑(D_k+l_k) + 10(k+1), где

D_k – наибольший диаметр перехода соответственно в каждом ручье;

l_k – длина перехода соответственно в каждом ручье;

k – число переходов (без обрезки и высечки).

Сравнивая полученное значение H с допускаемой максимальной высотой штампа, по технической характеристике ГКМ устанавливают, удовлетворяет ли выбранная машина указанному выше условию.

Для поковок некруглой формы необходимое усилие для штамповки определяют, ориентируясь на приведенный диаметр:

D_п = 1.13 √F_п, где

F_п – площадь проекции поковки в плане.

• возможность штамповки поковок без облоя, что исключает необходимость применения обрезного пресса;
• отсутствие штамповочных уклонов на наружной поверхности поковки, что позволяет повысить коэффициент весовой точности (КВТ) и коэффициент использования металла (КИМ) при штамповке;
• выполнение рабочих инструментов в виде вставок в штампах позволяет повысить стойкость наиболее изнашиваемых частей, а также их быструю замену, что уменьшает стоимость инструмента и всего штмапа в целом;
• возможность выполнять штамповку как из мерных заготовок, так и из прутка, что позволяет уменьшить расход металла.

Недостатки горизонтально-ковочных машин:

• необходимость применения проката повышенной точности;
• ограниченное число форм поковок (цилиндрические);
• относительно низкая стойкость ставок штампа;
• необходимость очистки прутка от окалины;
• относительно высокая стоимость машины (в 1,5 раза дороже КГШП аналогичного усилия).

Штамповку могут выполнять из штучных заготовок или непосредственно от прутка. Разница в том, что при штамповке от прутка потребуется последующая отрубка поковки от прутка. При штамповке из штучных заготовок этого не требуется.

Первые ГКМ были созданы в основном для высадки головок болтов. В настоящее время на горизонтально-ковочных машинах штампуют поковки, требующие не только высадки, но и глубокой или сквозной прошивки, гибки, отрезки поковок от прутка и др.

Главными особенностями ГКМ являются:

• наличие в машине трех бойков;
• наличие в штампе двух плоскостей разъема во взаимноперпендикулярных направлениях;
• перемещение ползуна в горизонтальной плоскости.