СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….……........2

ГЛАВА I. ХОЛОДНОВЫСАДОЧНЫЕ АВТОМАТЫ………………….……...4

      1.1. Строение холодновысадочных автоматов………………….……….4

     1.2. Наладка холодновысадочных автоматов……………………..…..…7

ГЛАВА II. ПРОЦЕСС ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ…………….….……….12

     2.1. Характеристика метода холодной  штамповки……………….…….12

     2.2. Технологические процессы холодной  штамповки………….…..…14

ГЛАВА III. ШТАМПЫ ХОЛОДНОВЫСАДОЧНЫХ АВТОМАТОВ…..…..17

     3.1. Холодная высадка……………………………………………….…...17

     3.2. Холодное калибрование………………………………………....…..18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...…..20

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..22  
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Актуальность. Ценность способов кузнечно-штамповочного производства заключается в том, что при обработке заготовок давлением их форма изменяется в результате перераспределения металла, а не за счёт удаления его излишка, как при обработке металлов резанием, что позволяет резко сократить отходы и одновременно увеличить прочность материала.

     Как правила на кузнечно-штамповочном производстве чаще применяют метод холодной штамповки на холодновысадочных автоматах.

     Производительность  холодновысадочных автоматов в 5—6 раз превосходит производительность токарных автоматов, причём отходы металла  сокращаются в 2—3 раза. Замена механической обработки штампованием при переработке каждого млн. т проката позволяет экономить до 250 тыс. т металла.

     Холодная высадка является одним из прогрессивных методов получения узлов и деталей в различных отраслях промышленности. Наиболее широко холодная высадка применяется при изготовлении крепежных изделий: болты, заклепки, шплинты и т.д.

     Холодновысадочные автоматы являются быстроходными машинами. Их нормальная работа определяется квалифицированным обслуживанием: смазкоя, регулировкой, своевременной заменой изношенных деталей.

     Из холодновысадочных автоматов и других машин составляют автоматические линии для изготовления различных крепежных деталей                   (болтов, винтов, гаек) и небольших нормализованных деталей, выпускаемых в массовых количествах.

       Примером автоматической линии  может служить линия для производства  болтов, объединяющая холодновысадочный  автомат, автоматы для накатки  резьбы на теле болта, для  промывки болтов и нанесения  на них антикоррозионных покрытий, для упаковки мерных количеств болтов в тару.

     Цель  данной работы изучить холодновысадочные  автоматы.

     Для достижения поставленной нами цели, были разработаны следующие задачи:

     1. Рассмотреть строение холодновысадочных автоматов;

     2. Изучить методы наладки холодновысадочных автоматов;

     3. Ознакомиться с методами холодной штамповки;

     4. Изучить метод холодного калибрования;

     5. Изучить метод холодной высадки.

     Объект  исследования –  холодновысадочные автоматы

     Предмет исследования – холодновысадочные автоматы как средство производства.

ГЛАВА I. ХОЛОДНОВЫСАДОЧНЫЕ АВТОМАТЫ

1.1. Строение холодновысадочных автоматов

     Холодновысадочные автоматы предназначены для объемной штамповки. Наиболее широко применяемыми являются однопозиционные автоматы с цельной или разъемной матрицей. Эти автоматы могут быть одно-, двух- и трехударными.

     На  рис. 1 представлена кинематическая схема одноударного автомата с цельной матрицей. От электродвигателя 1 вращательное движение передается через зубчатую передачу 16 на коленчатый вал 2. На коленчатом валу посажен эксцентрик 15, от которого приводится фрикционная муфта 8 и желобчатые ролики 6 механизма подачи материала 7. С помощью муфты 8 с храповиком осуществляется прерывистая односторонняя подача.

     Высадочный ползун 13 с пуансоном 12 осуществляют возвратно-поступательное движение. От коленчатого вала 2 передается движение боковому ползуну 5, от которого работает ножевой шток 3, переносящий заготовку с отрезной матрицы 4 к высадочной матрице 11. Изделие после высадки выталкивается выталкивателем 10 при повороте рычага 9, действующего от кулачкового механизма 14.

     Однопозиционные двухударные автоматы с цельной  матрицей по сравнению с одноударными применяются чаще, так как они  позволяют изготовлять изделия с повышенной точностью, с высоким классом шероховатости поверхности.

     Двухударные автоматы с цельной матрицей изготовляют  различных моделей. Например, на автоматах  А1222А и А1223 установлена пневматическая фрикционная муфта, сблокированная с ленточным тормозом, а на автоматах АА1216 и А1218А муфта и тормоз не установлены.

     Кинематическая  схема двухударного автомата, в котором  нет муфты и тормоза, показана на рис. 2. Заготовка-пруток 3 прерывисто подается роликом 2 через отрезную матрицу 1 до упора 11, регулируемого на длину отреза. Нож 8, отрезав стержень 9, переносит его к высадочной матрице и держит до того времени, пока пуансон предварительной высадки 10 не втолкнет его в матрицу. После этого нож возвращается в исходное положение.

     Рис. 2. Кинематическая схема двухударного холодновысадочного автомата 

     При первом ударе стержень высаживается пуансоном 10 до упора-выталкивателя 6. При втором ударе головка изделия  высаживается окончательно пуансоном 13. Движение пуансонов в продольном направлении, по оси изделия, осуществляется ползуном 19, действующим от коленчатого вала 27.

     Поперечное  перемещение пуансонов достигается  с помощью салазок 14, которые связаны  двуплечим рычагом 16, шатуном 18 и  роликами 20 с кулачковым механизмом 21. Кулачковый механизм смонтирован на распределительном валу 22, получающем вращательное движение через зубчатую передачу 28.

     Механизм  подачи пруткового материала 7 имеет  храповое устройство 4, с помощью  которого осуществляется прерывистое  вращение роликов подачи 2. Подача регулируется изменением эксцентриситета диска 24 посредством сухаря и винта. Привод выталкивателя 6 и рычага 5 осуществляется от кулака-выталкивателя 23, посаженного на распределительном валу.

     Коленчатый  вал 27 приводится от электродвигателя 25 через клиноременную передачу 26. Ножевой шток 12 имеет такое же устройство и привод, как и на одноударном автомате. Боковой ползун 17 снабжен копирной дорожкой, в которую вставлен ролик 15, связанный с ножевым штоком.

     На  рис. 3 показан внешний вид двухударного автомата АА1216 с цельной матрицей. Все движущиеся части автомата имеют ограждение, гарантирующее безопасность работы и обслуживания. По желанию заказчика автомат комплектуется устройством для размотки калиброванной проволоки из бунта. Кроме вышеуказанных, в СССР изготовляют и эксплуатируют холодновысадочные автоматы с разъемной матрицей (АА161, А1419, А1420, А1421 и др.), позволяющие применять более длинные заготовки для высадки. На таких автоматах заготовка с помощью подающих роликов проталкивается через раскрытые полуматрицы до поворотного упора, затем при ходе разъемной матрицы заготовка отрезается и подается на ось высадки, зажатой в полуматрицы.

     Рис. 3. Внешний вид двухударного автомата модели АА1216: 

     1 - кожух привода, 2 - механизм высадки. 3 - зубчатая передача, 4- механизм подачи, 5 - механизм выталкивателя, 6 - лоток выгрузки

     В СССР применяют также шариковые  автоматы А142А, А145, АБ148, роликовые автоматы А145А, АБ148А, многопозиционные автоматы АБ1918, А1919, А1920, А1921 и др. На многопозиционных автоматах осуществляется комплекс технологических переходов: отрезка заготовок, осадка, образование фасок, калибровка торцов, редуцирование, прямое и обратное прессование, высадка, формовка, накатка резьбы. 

     1.2. Наладка холодновысадочных автоматов 

     Однопозиционные холодновысадочные автоматы различных моделей отличаются конструктивно, но все они имеют следующие механизмы: подачи материала, отрезки и переноса заготовки с линии подачи на линию высадки, поворотов пуансонной головки, высадки (ползун с шатуном), выталкивания изделий из высадочной матрицы, привода автомата.

     Наладка холодновысадочного автомата начинается с установки и крепления инструмента. Инструмент подбирают по заданному  изделию, по чертежу и технологической  карте. После установки инструмента  конец проволоки из бунта заправляются вручную через ряд правильных и задающих роликов к приводным подающим роликам.

     В это время включают автомат на наладочный режим и проволоку (заготовку) замедленными толчками подают через  отрезную матрицу до регулируемого  упора. Далее автомат включают на автоматический режим, при котором изготовляется пробная партия изделий. По окончании изготовления пробной партии изделий наладчик проверяет их размеры по чертежу и при необходимости дополнительно регулирует работу автомата. Проверяет также надежность крепления рабочего инструмента.

     На  рис. 4 показано крепление пуансонов. Предварительный 1 и окончательный (чистовой) 2 пуансоны закрепляют в обойме 6 болтами 4. Пуансоны опираются на подкладку 5. Обойму прикрепляют к салазкам болтами 3.

     Рис. 4. Крепление пуансонов 
 

     Крепление высадочной матрицы показано на рис. 5.

     Рис. 5. Крепление высадочной матрицы 

     Посадочное  отверстие диаметр 20 (для автомата А1214) рассчитано под высадку изделий  из проволоки диаметром от 1,5 до 2,6 мм. Для высокой стойкости перед матрицей 3 устанавливают вставку 1 (из твердого сплава) в прокладке 2. Матрицу стопорят болтом 4 и контрят гайкой 5. Отрезную матрицу устанавливают аналогично высадочной.  Нож прихватывают к штоку болтом. Пальцы служат для удержания отрезанной заготовки и переноса ее на линию высадки.

     По  надежности и качеству холодновысадочных  автоматов имеются такие наблюдения:

• погрешности наладки составляют значительную часть в перечне точности изготовления изделий;
• большое число ходов автомата приводит к нагреву инструмента и увеличению его размеров и, следовательно, к уменьшению межштамповой высоты. Для применяемых размеров матриц и пуансонов межштамповая высота изменяется в пределах 0,1 мм при этом высота изделия будет иметь погрешность не более 0,02-0,05 мм;
• предел прочности материала одного бунта изменяется относительно другого бунта в пределах 10%;
• при отрезке имеет значение колебание объема прутка в единицу длины по причине неточной установки ножа и частичного износа механизма отрезки. При изнашивании втулки штока наблюдается ухудшение качества отреза заготовки.

     В промышленности наиболее распространены холодновысадочные одно- и двухударные  автоматы, названные так по числу  переходов, выполняемых в одной  матрице с автомаической перестановкой  пуансонов.

     В зависимости от технологического назначения автоматы могут быть с цельными или разъемными матрицами, Первые обеспечивают более высокую точность изготовления изделий, однако автоматы с разъемными матрицами проще по конструкции, так как отпадает необходимость в механизме выталкивания изделий из матриц после штамповки, а заготовки для них в виде катаных прутков не требуют предварительной калибровки.

      Рис 6. Кинематическая схема одноударного холодновы-садочного автомата с цельной матрицей

     На  рис. 6 показана кинематическая схема одноударного холодновы-садочного автомата с цельной матрицей для высадки головок болтов, заклепок и подобных изделий. Все механизмы автомата приводятся в движение от электродвигателя 11 через пару зубчатых колес 9 и 10 и коленчатый вал 12. Калиброванный пруток 1 (или проволока) подается в отрезную матрицу 15 желобчатыми роликами 17, которые приводятся в движение от эксцентрика 8 через храповой механизм 2. Подача прутка прерывистая — после каждого оборота коленчатого вала.

     При движении ползуна 16 механизма отрезки ролик ножевого штока скользит по пазу кулачковой дорожки, а шток 14 ножом, укрепленным на его конце, отрезает заготовку и переносит ее на линию высадки к матрице 5. Головка изделия высаживается в этой матрице пуансоном 13 за один ход высадочного ползуна 6. После этого готовое изделие выталкивателем 4 удаляется из матрицы (выталкиватель движется под действием качающегося рычага 3, связанного тягой с роликом 7, находящимся в контакте с кулачком, укрепленным на коленчатом валу).

     Принцип действия различных высадочных автоматов примерно одинаков. Так, в одноударном автомате с разъемной матрицей имеется механизм для движения одной из полуматриц до смыкания с другой неподвижной полуматрицей. В двухударном автомате пуансонодержатель вместе с высадочным ползуном получает движение в поперечном направлении через систему рычагов и тягу от эксцентрика, укрепленного на валу, одновременно перемещая в том же направлении высадочные пуансоны на линию высадки.

     Холодновысадочные автоматы применяются для холодной высадки из калиброванной проволоки или прутка, заклепок, болтов, шурупов и т. д. Холодновысадочные автоматы разделяются на два вида — автоматы кривошипные и автоматы коленорычажные. Наиболее распространены кривошипные автоматы. 

     ГЛАВА II. ПРОЦЕСС ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ 

     2.1. Характеристика метода холодной штамповки 

     Холодной  пластической деформацией в практике штамповочного производства называют процесс, протекающий без принудительного нагрева металла.

     В процессе деформации происходит механическое упрочнение (наклеп), повышаются твердость деформируемого металла, пределы прочности и текучести и снижаются относительное удлинение и сужение.

     Процесс деформации сопровождается нагревом металла и инструмента, температура которых может достигать 300° С..

     При холодной объемной штамповке всей заготовке  придается заданная форма и размеры  путем заполнения материалом рабочей  полости штампов. Высадка, в отличие  от штамповки, заключается в осадке части заготовки между подвижным (пуансоном) и неподвижным (матрицей) инструментом.

     Основными достоинствами холодной штамповки  являются высокая производительность, точность размеров и чистота поверхности изделий, повышенная прочность штампуемых деталей, низкий расход металла, широкий диапазон изготовляемых типоразмеров. Холодной штамповкой изготовляются болты с диаметром стержня до 30 мм. Однако в последнее время таким способом изготовляют болты с метрической резьбой, имеющие .стержень диаметром до 52 мм.

     Основной  недостаток холодной деформации —  снижение пластичности металла вследствие наклепа и соответственно повышение опасности хрупкого разрушения болтов при эксплуатации. Особенно возрастает опасность хрупкого разрушения для болтов из среднеуглеродистых и легированных сталей, которые, как правило, необходимо подвергать термообработке, способствующей исключению неблагоприятных последствий холодной деформации.

     Процесс штамповки болтов заключается в  том, чтобы из заготовки диаметром  меньше диаметра отверстия в матрице (на величину зазора) и значительно меньше диаметра наибольшего сечения головки болта можно получить изделие необходимых размеров.

     При выборе технологического процесса холодной штамповки необходимо учитывать  следующие параметры:

     1. Отношение длины свободной осаживаемой  части заготовки к ее диаметру lo/dy.

     Под свободно осаживаемой частью заготовки  понимается отрезок, заключенный между матрицей и пуансоном, т. е. отрезок, не контактирующий с инструментом. Величина этого отношения характеризует трудность процесса формообразования головки болта и устойчивость свободного отрезка металла к продольному изгибу. Чем меньше величина lo/dy, тем легче протекает процесс деформации и лучше оформление конечной заготовки. При большой величине отношения возможен изгиб стержня и нарушение правильной конфигурации заготовки (возникновение прогибов, складок), что ведет к браку продукции.

     Для предотвращения указанных нарушений  процесса высадки отношение длины свободной осаживаемой части к диаметру не должно превосходить определенной величины. При превышении этой величины процесс формообразования головки разделяется на несколько переходов.

     Следует отметить, что при высадке болтов с предельным отношением lo/do необходимо обеспечить чистый срез заготовки и перпендикулярность плоскости отреза к продольной оси. При осадке заготовки с косым срезом торцовой площадки возможен ее изгиб и, как следствие, брак продукции.

     Возможность изгиба заготовки при осадке увеличивается со снижением сил трения по контактируемым поверхностям заготовки и пуансона. Поэтому при неблагоприятных условиях для исключения продольного изгиба заготовки ее концевую часть защемляют в пуансоне. 

     2.2. Технологические  процессы холодной  штамповки 

     Головку можно получить обрезкой предварительно высаженной цилиндрической головки, или  пластической деформацией .Фаска на конце стержня также может  выполняться как пластической деформацией (при штамповке болтов), так и резанием. Предпочтительным является образование фаски резанием на встроенном в высадочный автомат приспособлении, так как при образовании фаски выдавливанием в матрице усложняется изготовление матриц, а при накатке резьбы на стержне с выдавленной фаской снижается стойкость накатного инструмента.

     При получении фаски выдавливанием  на каждую длину болта требуется  своя матрица, в то время как при  штамповке без оформления фаски  перестройка автомата по длине болта не влечет смены матрицы. Однако при штамповке болтов из низкоуглеродистой стали и при ограниченных перестройках автомата целесообразно образование фаски выдавливанием.

     Известны  следующие основные технологические  процессы штамповки болтов: без редуцирования; с однократным редуцированием; с двукратным редуцированием; с выдавливанием и редуцированием,стержня, равным среднему диаметру резьбы (ГОСТ 7795—70, ГОСТ 7811—70), и коротких болтов с резьбой до головки или с малой величиной гладкого участка (ГОСТ 7796—70 и ГОСТ 7808—70) из низкоуглеродистых сталей Юкп и 20 кп. Болты изготовляются преимущественно без термической обработки классов срочности 4.8, 5.8 и 6.8. Технологические переходы штамповки приведены на рис. 5.

     Цилиндрическая  головка высаживается за два удара, размеры стержня изменяются незначительно. При изготовлении болтов с направляющим подголовком одновременно с высадкой головки происходит образование подголовка.

     Прочность болтов, как правило, несколько ниже прочности исходного калиброванного металла, так как снижается вследствие осадки предварительно упрочненного при волочении металла (эффект Баушингера).

     Достоинством  метода является простота изготовления технологического инструмента.

     Недостатками  процесса являются:

1. Невозможность изготовления болтов с диаметром гладкой части стержня, равным наружному диаметру •резьбы (за исключением коротких болтов, у которых гладкая часть стержня может образоваться одновременно с высадкой головки).
2. Большая степень деформации при высадке головки и, как следствие, большие нагрузки на инструмент и повышенная опасность возникновения трещин на головке, особенно при высадке болтов из среднеуглеродистых и легированных сталей, большая неравномерность свойств головки и стержня.
3. Необходимость обязательной термообработки болтов из среднеуглеродистых сталей из-за значительного охрупчивания металла и повышенной опасности разрушения под головкой.
4. Трудность изготовления болтов с нормальной головкой.

     Недостатки  этого процесса штамповки болтов привели к постепенному вытеснению его более прогрессивными, включающими операцию редуцирования стержня.

     При высадке с редуцированием на однопозиционных автоматах (в одной матрице) редуцирование стержня производится первым ударом одновременно с высадкой конической головки. Окончательное оформление головки происходит при втором ударе.

     Совмещение  на одной позиции операций высадки  головки с редуцированием нежелательно, так как при этом увеличиваются  нагрузки на инструмент и снижается его стойкость. Кроме того, при высадке головки происходит раздача конца редуцированного стержня, и при выталкивании заготовки из матрицы это приводит к дополнительному истиранию редуцирующего пояска.

     Высадка с редуцированием осуществляется, как  правило, на многопозиционных автоматах. При многопозиционных процессах  заготовка штампуется в нескольких матрицах. Эти процессы получили в настоящее время наибольшее распространение в специализированном производстве болтов.

ГЛАВА III. ШТАМПЫ ХОЛОДНОВЫСАДОЧНЫХ АВТОМАТОВ

3.1. Холодная высадка 

     Холодная  высадка — это процесс увеличения поперечных размеров части заготовки за счет одновременного уменьшения ее длины. Холодная высадка применяется для формообразования головок заклепок, болтов, винтов, шурупов, гаек, а также некоторых деталей машин из стали и цветных металов. Без нагрева высаживают болты размером до М20 и гайки размером до М27.

     Высадка выполняется обычно на холодновысадочных  автоматах одноударного, двухударного и трехударного действия. Материалом для высадочных работ служит проволока  или прутки соответствующего сечения. Высадка за один удар применяется для изготовления заклепок и винтов с полукруглой головкой и других деталей, имеющих небольшую относительную длину высаживаемой части заготовки.

     Цикл  одноударной высадки заклепки протекает  следующим образом. После подачи материала (калиброванной проволоки) через отрезную матрицу нож автомата отрезает заготовку и переносит ее на линию высадки. Высадочный пуансон заталкивает заготовку в матрицу и после упора заготовки в выталкиватель осуществляет высадку головки. В момент возврата пуансона в исходное положение высаженная деталь удаляется выталкивателем из матрицы, и цикл повторяется. 

     Рис. 7. Схема холодной высадки

     а—винт  с полупотайной головкой, полученный за два удара на автомате б —  винт, полученный за четыре удара на автомате. 

     Высадка за два удара позволяет получить детали с разнообразной формой головок при длине высаживаемой заготовки, равной 3—6 диаметрам. На рис. 45, а показана последовательность высадки на двухударном автомате винтов с полукруглой головкой, снабженной шлицем. Пуансон с ребром, образующим шлиц, изготовляют методом холодного выдавливания.

     Лучшей  формой для предварительного набора деформируемого металла является усеченный  конус. При отсутствии трех- или четырехударных высадочных автоматов применяют  повторную высадку на одно- или двухударных холодновысадочных автоматах. 

     3.2. Холодное калибрование 

     Холодное  калибрование поковок и других заготовок  обеспечивает получение точности до 0,05 мм и гладкой поверхности с  шероховатостью до 7—8-го класса чистоты (как при чистовом шлифовании).

     Точность  и качество калибрования зависят  от точности изготовления штампа и  отделки его калибрующих поверхностей. 

     Рис. 8. Схемы калибрования

     а — плоскостного, б — объемного 

     Чеканкой  образуется выпукло-вогнутый рельеф на поверхности детали за счет незначительного перемещения металла. Во многих случаях чеканка заменяет гравирование на металле. При чеканке заготовка сдавливается между двумя формующими частями штампа и получает на поверхности оттиск его рельефа. Для сохранения размеров и формы детали чеканка выполняется обычно в закрытых штампах без вытеснения металла из рабочей полости матрицы. Производится она на чеканочных прессах, обеспечивающих большое давление и точную настройку зазора между торцом пуансона и дном матрицы. 

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Холодновысадочный автомат служит для высадки головки изделия (промежуточной или окончательной формы) и оформления стержня (без резьбы). На обрезном прессе производится оформление многогранной головки обрезкой. Образование резьбы осуществляется на резьбонакатном автомате. При получении окончательной формы головки изделия на холодновысадочном автомате обрезной автомат в состав линии не включается.