Виды болтов и типоразмеры

Прессы-автоматы с разъемной матрицей имеют механизм перемещения (сжатия и разжима) матриц. Пря работе пресса (рис. 11) бунтовой металл 1 направляется подающими роликами через отрезную матрицу и раскрытые высадочные полуматрицы 2 и 4 до поворотного упора S. По окончании подачи материала подвижная полуматрица 2, перемещаясь к линии штамповки, торцовой поверхностью отрезает заготовку. Отрезанная заготовка переносится между обеими полу матрицами на линию штамповки, где полу матрицы сжимаются. После штамповки заготовки первым и вторым ударами пуансонов 5 и 6 разъемная матрица вместе с заготовкой .возвращается в исходное положение и разжимается. Выталкивание заготовки из разжатой матрицы происходит подаваемым металлом, выталкивающая шпилька отсутствует.

На высадочных автоматах с разъемной матрицей можно изготовлять болты большей длины, чем на автоматах с цельной матрицей. Кроме того, они производительнее, так как цикл работы у этих автоматов сокращен за счет совмещения подачи материалов с выталкиванием высаженной заготовки. На прессах-автоматах с цельной матрицей можно штамповать более короткие заготовки, чем на автоматах с разъемной матрицей, у которых из-за отсутствия выталкивателя для каждой длины стержня одного и того же диаметра требуется своя высадочная матрица. При коротких стержнях высота этой матрицы, равная длине стержня, будет незначительной, и при штамповке матрица может расколоться.

Однопозиционные двух ударные холодновысадочные прессы-автоматы применяются чаще для штамповки болтов с фасонной головкой.

Болты с шестигранной головкой, требующие многооперационной технологии, штампуют на многопозиционных прессах-автоматах.

Рис. 12. Схема многопозиционной штамповки болтов

При работе многопозиционных автоматов (рис. 12) калиброванный металл направляется подающими роликами 2 в отрезную матрицу 3 до упора 4. Нож 5 отрезает заготовку 6 и переносит ее на первую позицию 1, где пуансоном 7 заталкивается в высадочную матрицу 8. Высаженная заготовка 9 выталкивается из матрицы 8 первой позиции механизмом переноса переда-

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

Рабочий инструмент для холодной штамповки болтов на прессах-автоматах включает: а) ролики задающие, подающие и правильные; б) отрезные матрицы;

в) отрезные ножи; г) высадочные матрицы; д) пуансоны предварительные (черновые) и окончательные (чистовые); е) выталкиватели.

Ролики задающие служат для облегчения заправки и проталкивания металла через правильные ролики. Задающие ролики применяются для заправки металла крупного размера (диаметром 12 мм и более) и выполняются с индивидуальным приводом, отключающимся после окончания заправки конца металла. Правильные ролики служат для устранения кривизны металла и располагаются обычно в шахматном порядке чаще всего без привода. Подача металла в автомат осуществляется одной или двумя парами приводных подающих роликов, периодически поворачивающихся на определенный угол. Две пары роликов устанавливаются для подачи материала диаметром более 20 мм, чтобы предупредить соскальзывание металла. Задающие и подающие ролики изготавливают с канавкой (желобком), соответствующей профилю металла, при этом задающие ролики выполняют с одной канавкой, подающие -- чаще всего с двумя. Профиль желобка правильных роликов целесообразно выполнять в форме углового паза, что делает ролики универсальными и позволяет применять их для правки металла различных диаметров.

Отрезные матрицы служат для приема металла и отрезки его (в паре с ножом). Матрицы изготавливают цельными стальными (или из твердого сплава для мелких размеров), сборными или с запрессованной твердосплавной вставкой. Диаметр канала отрезной матрицы принимается 'больше диаметра отрезаемого металла на величину зазора, необходимого для свободной подачи металла. Зазор принимают равным 0,05--0,20 мм в зависимости от диаметра металла. При работе матрицы в паре с отрезным ножом-втулкой величину зазора уменьшают в два раза. Для крепления в матричном блоке отрезная матрица имеет наружную кольцевую проточку; по мере затупления режущей кромки матрицу поворачивают.

Отрезные ножи изготавливают двух типов: открытый нож с прижимной лапкой, закрытый нож-втулка с прижимом или без прижима. Для увеличения стойкости ножей рабочую часть армируют пластинками из твердого сплава.

Качество отрезки зависит от зазора между материалом 'и ручьем отрезной матрицы и от зазора между рабочим торцом матрицы и ножом, который принимают равным 0,03--0,1 мм в зависимости от диаметра разрезаемой заготовки.

Рис. 17. Отрезные ножи:

а -- открытый; б -- закрытый нож-втулка с прижимом; в-- закрытый нож-втулка без прижима (1 -- вставка из твердого сплава)

В процессе работы величины зазоров увеличиваются: зазор между матрицей и материалом изменяется вследствие износа ручья матрицы, а зазор между матрицей и ножом -- вследствие динамического характера нагрузок при отрезке. Зазор между заготовкой и отверстием закрытого ножа втулки принимают на 0,04-- 0,06 мм больше зазора между материалом и матрицей.

В процессе отрезки материал подается в профильную выточку ножа (центр сечения круглого металла совпадает с центром окружности выточки) или впереди ножа (перед прижимной лапкой).

В высадочных матрицах в зависимости от вида болта и технологии штамповки оформляется стержень, подголовок, головка или ее часть. На 1рис. 18 приведены формы рабочих каналов высадочных матриц. Размеры ручья матрицы последней позиции принимают по соответствующим минимальным размерам высаживаемых пуансоном в матрицу 2 (позиция I) она входит в канал пуансона, сжимая пружину 3. Высадка цилиндрической головки на позиции II происходит в пуансоне 4 и зазоре между матрицей и пуансоном, а образование опорной шайбы -- в матрице 5. Величину зазора между пуансоном и матрицей устанавливают при наладке. На позиции III производится редуцирование заготовки, которая заталкивается в редуцирующую матрицу 6 плоским пуансоном 7. Обрезка цилиндрической головки под шестигранник осуществляется на позиции IV обрезным пуансоном 8. В обрезной матрице 9 предусмотрена выточка под опорную шайбу. После окончания процесса обрезки заготовка болта выталкивается из матрицы через полость пуансона.

Для цельного инструмента и корпусов сборного инструмента применяют следующие 'материалы. Задающие, правильные и подающие ролики изготавливают из чугуна С4 44-24 или из стали 18ХГТ (HRC 59--62), цельные отрезные матрицы из сталей У 10, У10А (HRC 58--62), корпуса сборных отрезных матриц из стали ЗОХГСА или из сталей 35ХГСА, 40Х (HRC A3.--45), цельные отрезные ножи из сталей У8А, У10А и У 10 (твердость режущей кромки HRC 59--62), корпуса сборных отрезных ножей -- из стали ЗОХГСА или из сталей 35ХГСА, 40Х, У10А (HRC 40--45), прижимные лапки к ножам из сталей 65Г, 60С2 или из У8, У8А (твердость рабочей части H.RC 56--59), цельные высадочные матрицы--из сталей Х12М, Х12Ф1 или У 10, У10А (HRC 54--62), корпус и бандаж сборных высадочных матриц--из стали ЗОХГСА или из сталей 40Х, 35ХГСА (HRC 40--45); цельные предварительные высадочные пуансоны -- из стали Х12М или из сталей У 10, У10А (HRC 59--62), цельные окончательные высадочные пуансоны--из стали 40Х или У10 (HRC 42--45), корпуса сборных высадочных пуансонов -- из стали ЗОХГСА или из сталей 40Х, 35ХГСА (HRC 40--45), выталкиватели--из стали Х12М или из сталей У8А, У10, У10А (HRC 56--58), пробки и простаки -- из сталей Х12М, Х12Ф или У8, У10 (HRC 59-62).

Стойкость инструмента -- важнейший фактор, влияющий на стабильность технологического процесса, производительность автомата, а также на качество высаживаемых болтов. Количественно стойкость инструмента характеризуется количеством изготовленных заготовок или изделий за время его эксплуатации до полного износа.

От материала, применяемого для изготовления инструмента, его твердости, прочности и качества обработки в значительной степени зависит стойкость инструмента. Применение вставок из твердого сплава взамен стальных позволяет повысить стойкость высадочного инструмента в 20--60 раз. Средняя стойкость болтовых высадочных матриц с вставками из твердого сплава достигает несколько сот тысяч штук; стойкость отрезных ножей и отрезных втулок доходит до 4 и более миллионов резов.

На стойкость инструмента оказывают влияние точность изготовления и настройки отрезного инструмента, от которых зависит качество отрезки заготовок. Косой срез, вмятины и заусенцы на отрезанной заготовке способствуют преждевременному выходу из строя матриц и пуансонов.

Существенное влияние на стойкость оказывают степень деформации, число и последовательность технологических операций; указанные характеристики определяются формой и размерами болтов и принятым технологическим процессом изготовления.

Долговечность отрезного инструмента (ножей, матриц) из твердого сплава определяется в основном усталостной прочностью; инструмент выходит из строя вследствие образования усталостных трещин без изменений размеров вблизи рабочих поверхностей или при незначительном их изменении. При отрезке заготовок на холодновысадочных автоматах допустимым числом резов до перешлифовки твердосплавного инструмента считается 200--500 тыс. резов (в зависимости от материала и диаметра разрезаемой заготовки).

Высадочные стальные матрицы выходят из строя в основном вследствие изменения их размеров сверх допустимых, т. е. по .износу и редко из-за поломок. Высадочные твердосплавные матрицы выходят из строя как вследствие износа и изменения размеров по диаметру, так и из-за выкрашивания твердого сплава, особенно в канале вставки вблизи рабочего торца. При этом матрицы, армированные твердым сплавом ВК15, ВК20 и предназначенные для штамповки болтов из заготовки диаметром до 12 мм, выходят из строя в основном по износу; матрицы, армированные твердым сплавом ВК20, ВК25 и предназначенные для штамповки болтов из заготовки диаметром до 14--16 мм, выходят из строя в основном из-за выкрашивания твердого сплава и появления усталостных трещин; матрицы, армированные твердым сплавом ВК20К и предназначенные для штамповки болтов из исходной заготовки диаметром более 10 мм, выходят из строя главным образом вследствие износа.

Для редуцирующей матрицы 1максимальный износ наблюдается на редуцирующем пояске в зонах, граничащих с цилиндрическими каналами, и вблизи торца матрицы.

Линейный износ канала твердосплавного высадочного инструмента очень незначителен и после выполнения 500--800 тыс. ударов составляет до 0,04--0,06 мм.

Выше уже отмечалось отрицательное влияние на стойкость инструмента некачественной отрезки заготовки. Колебание ее длины и диаметра также отрицательно сказывается на стойкости. Завышение диаметра заготовки приводит к снятию смазки с поверхностного слоя, увеличению сил трения и усилий в процессе штамповки, затрудняется заталкивание заготовки в канал матрицы. Занижение диаметра заготовки вызывает увеличение степени деформации при высадке, ухудшение качества отрезки, что приводит к снижению стойкости пуансонов и матриц. При недостаточной длине заготовки возможно соударение пуансона и матрицы, что может привести к их поломке; завышенная длина может привести к появлению заусенца между торцами матрицы и пуансона, вызывающего значительное увеличение удельных нагрузок на инструмент.

Состояние поверхности заготовки существенно влияет на стабильность процесса штамповки и удельные усилия на инструмент (см. главу II, п. 3). Отсутствие подсмазочного покрытия, поверхностные дефекты на исходной заготовке вызывают налипание металла на инструмент, появление задиров, что приводит к быстрому выходу инструмента из строя.

С повышением прочности и твердости штампуемого материала возрастают нагрузки на инструмент и снижается его стойкость.

Повышение содержания в металле вредных примесей, снижающих его пластические свойства, также оказывает отрицательное воздействие на стойкость инструмента.

Правильная установка и систематическая регулировка инструмента положительно сказываются на стойкости инструмента. Техническое состояние автомата, величина зазоров в направляющих ползуна, салазках, в подшипниках влияют на точность размеров заготовки, а также на стабильность процесса штамповки, что в свою очередь оказывает влияние на стойкость инструмента.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА БОЛТОВ

Производство болтов развивается в направлении улучшения прочности и пластичности материала, совершенствования антикоррозионной защиты, технологических процессов и оборудования.

Прочность болтов определяет размеры соединения и имеет тенденцию к неуклонному росту. В ближайшие годы следует ожидать постепенного вытеснения болтов с шестигранной головкой классов прочности 3.6, 4.6, 4.8, 5.8, 6.8, составляющих в специализированном производстве до 90% общего выпуска болтов, болтами классов прочности 8.8 и 10.9.

Защита болтов от коррозии необходима для продления сроков эксплуатации изделий и осуществляется применением антикоррозионных покрытий или материалов с антикоррозионными свойствами.

Следует ожидать расширения производства болтов, как с антикоррозионным покрытием, так и из антикоррозионных материалов.

Пластичность материала болтов значительно влияет на надежность и долговечность соединений. Особенно велико влияние пластических свойств при эксплуатации болтов в условиях низких температур, при которых работают свыше 30% самых различных машин.

Повышенные требования к пластичности материала болтов, предназначенных для работы в условиях низких температур, вызывают необходимость расширения выпуска болтов с гарантированной величиной ударной вязкости как при нормальной, так и при пониженной температурах.

Развитие производства болтов требует совершенствования технологических процессов изготовления, оборудования и инструмента для осуществления технологии.

Технологические процессы холодной штамповки развиваются в направлении расширения применения многопозиционных процессов, обеспечивающих получение болтов повышенной прочности без термической обработки и безоблойных процессов высадки, освоения процессов штамповки из металла, упрочненного термической обработкой.

Оборудование для холодной штамповки болтов совершенствуется в направлении повышения производительности, расширения диапазона изготовляемых размеров изделий, улучшения условий труда, механизации и автоматизации процессов.

Основные направления совершенствования оборудования для холодной штамповки болтов могут быть сведены к следующим:

1. Создание многопозиционных автоматов, позволяющих высаживать болты с диаметром резьбы до 48 мм и длиной до 300 мм.

2. Создание участков и цехов с полностью автоматическим циклом.

3. Увеличение выпуска автоматов-комбайнов.

4. Разделение прессов на коротко ходовые (длина стержня изготовляемых болтов до 5d) с резким увеличением производительности (до 350--600 шт/мин) и длинно ходовые с расширением изготовляемых длин болтов.

5. Оснащение автоматов сменными матричными блоками и освоение внестаночной настройки.

6. Оснащение автоматов устройствами для отсоса паров, шумопоглощающими, предохранительно-сигнальными устройствами и счетчиками изделий.

7. Повышение уровня унификации узлов и агрегатов прессов.

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ БОЛТОВ

К специальным видам болтав могут быть отнесены:

а) высокопрочные; б) из нержавеющих сталей; в) самоконтрящиеся.

Основным методом получения болтав повышенной прочности является их изготовление из среднеуглеродистых и легированных сталей с доследующей термической обработкой (закалкой и отпуском) готовой продукции.

Применяемые для холодной штамповки качественные стали имеют повышенное сопротивление деформации и для облегчения процесса штамповки исходный металл необходимо подвергать промежуточному сфероидизирующему отжигу (см. гл. II).

Штамповку высокопрочных болтов проводят гари минимальных ходах высадочного ползуна. Наибольший диаметр стержня болта, который возможно штамповать на данном автомате, уменьшается на 1--2 (размера. Например, на автомате QPBA-161 штампуют болты из низкоуглеродистых сталей диаметрам до 24 мм, а из легированных сталей диаметром до 20 мм. При штамповке высокопрочных болтов в связи c повышенной трудностью деформирования по сравнению с изготовлением болтов из низкоуглеродистых сталей уменьшается коэффициент использования оборудования (КИО). При разработке технологического процесса холодной штамповки болтов из сталей с повышенным сопротивлением деформации нельзя совмещать на первой позиции высадку головки с редуцированием стержня в 'связи с трудностью выталкивания заготовки из матрицы.

Термическая обработка болтов является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Болты после такой обработки имеют невысокую усталостную прочность. При термической обработке болтов, особенно длинных, наблюдается изгиб (искривление) стержня и искажение размеров резьбы, в связи с этим в некоторых случаях болты подвергаются повторной накатке.

Для обеспечения хорошего качества поверхности и геометрических размеров резьбы при термической обработке применяют защитные среды.

В последние годы проведены исследования по разработке технологии изготовления высокопрочных болтав из низкоуглеродистых сталей путем термического упрочнения (подката. При этом исключается операция термической обработки болтав, что снижает их себестоимость. Опытные партий болтов М12 из термически упрочненной с прокатного нагрева стали 20 кп, изготовленные на Дружковском метизном заводе, по прочности соответствовали требованиям классов прочности 8.8--10.9 при высоких пластических характеристиках. К недостаткам этого метода получения в высокопрочных болта в относятся повышенные сопротивление деформации при штамповке и нагрузка на инструмент.

Нержавеющие стали характеризуются интенсивным упрочнением три холодной деформации. При штамповке болтов из этих сталей увеличивается энергия, необходимая для деформации, что требует применения более мощных прессов. Вследствие повышенного прилипания заготовки с инструментом и высоких нагрузок на инструмент увеличивается его износ и возрастает число поломок.

Штамповка .болтов из нержавеющих сталей возможна только при соответствующей подготовке поверхности исходного металла (см. гл. II) и применении оптимальных смазок. Чаще всего при штамповке применяют масляные смазки на основе коллоидного графита или дисульфида молибдена с различными присадками.

Штамповку болтав необходимо проводить гари пониженных скоростях, КИО при штамповке болтав из нержавеющих сталей снижается.

При свинчивании с гайкой болтов из нержавеющих сталей происходит прилипание резьбы болта и гайки, поэтому резьбу болтов изготавливают с гарантированным зазорам, т. е. с полем допуска g и е по ГОСТ 16093--70.

Самоконтрящиеся болты применяют для уменьшения самоотвинчивания резьбового соединения в процессе эксплуатации.

Наибольшее распространение получили болты с зубчатой опорной поверхностью под головкой. Известны также и другие виды самоконтрящихся болтав (с конической опорной поверхностью и шлицами в головке, с резьбой переменного шага и др.), применяющиеся реже. Болты с зубчатой опорной поверхностью изготавливают из низкоуглеродистых сталей с последующей цементацией. Болты штампуют на двух ударных автоматах безоблойным способом. Технологический процесс характеризуется повышенными нагрузками на инструмент вследствие безоблойной высадки шестигранной головки с зубчатой опорной шайбой и повышенными требованиями к качеству исходного металла.

При изготовлении болта в с антикоррозионным покрытием в результате нанесения покрытия размеры резьбы увеличиваются, при этом абсолютное увеличение примерно равно четырехкратной толщине покрытия. Это увеличение размеров компенсируется предварительным уменьшением размеров резьбы при изготовлении болтов. Создается гарантированный зазор, величина которого больше четырехкратной толщины покрытия. Размеры диаметров металла под накатку резьбы приведены в ГОСТ 19256--73. При возрастании толщины покрытия необходимо соответствующее увеличение гарантированного зазора. Это достигается уменьшением диаметра стержня под накатывание резьбы.

В связи с неравномерностью распределения покрытия по длине болта при изготовлении болтов с длиной стержня l>5 d необходимо увеличивать гарантированный зазор, т. е. дополнительно занижать размеры резьбы.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ ПРЕССОВЩКА

Правила техники безопасности в цехе и на рабочем месте прессовщика устанавливаются специальными инструкциями и Правилами, знание и соблюдение которых периодически контролируется администрацией цеха. Правила техники безопасности разделяются на общие, применимые на всех участках цеха, и специальные, действительные только для данного рабочего места.

Наиболее важные из общих правил следующие:

1. Необходимо содержать в чистоте рабочее место, не допускать наличия посторонних предметов в зоне обслуживания автоматов.

Нельзя оставлять на станине автомата или около нее технологический и другой инструмент, который может попасть в подвижные части пресса и привести к аварии и травмированию.

2. Не следует допускать загромождения проходов посторонними предметами, сырьем или готовой продукцией, а также их загрязнения (маслом, СОЖ).

3. Следует носить и содержать спецодежду в исправном состоянии.

4. Во время работы оборудования прессовщик должен находиться на своем рабочем месте. Не следует переходить на другой участок без разрешения руководителя.

5. При выполнении работы не по прямой специальности (во время простоев или ремонта пресса) необходимо ознакомиться с правилами безопасного выполнения новой работы.

Перед пуском пресса в работу необходимо обеспечить чистоту рабочего места и проверить готовность пресса к пуску.

Запрещается:

1. Работать на оборудовании:

а) при отсутствии ограждений, предусмотренных данным автоматам, или при их неисправном состоянии;

б) при неисправных тормозных, блокирующих и предохранительных устройствах;

в) при неисправном электрооборудовании и отсутствии заземления;

г) при неисправном креплении технологического инструмента;

д) при увеличенных зазорах в направляющих высадочного ползуна.

Большой износ направляющих высадочного ползуна ведет к повышению несоосности пуансонов и матриц и может вызвать поломку инструмента с опасными последствиями. При неисправном креплении инструмента может произойти его вылет из гнезда, поломка автомата и травмирование прессовщика.

2. Производить настройку и крепление инструмента во время работы механизмов или неполной их остановке.

Проверка правильности установки технологического инструмента должна производиться по специальным меткам, а инструменте или положению крепящих гаек и стопоров.

Настройка прессов и пробная штамповка заготовок должна производиться на минимальной скорости, на одиночных ходах автомата.

Для проверки взаимодействия механизмов и наладки инструмента на прессах, не оснащенных микроприводом или толчковым включением, должны быть установлены штурвалы или устройства для ручного поворота маховика.

3. Вскрывать электрооборудование автоматов.

4. Включать автомат, не убедившись в отсутствии посторонних предметов в рабочих зонах.

Прессовщик может приступить к работе только после устранения всех недостатков.

При работе на прессах-автоматах необходимо следить за исправным состоянием:

1) инструмента для наладки автомата;

2) пульта управления механизмами автомата (работы кнопок включения и выключения, световой сигнализации);

3) ограждений механизмов пресса, блокирующих и предохранительных устройств;

4) токоведущих частей электрооборудования, заземления оборудования;

5) тормозных устройств.

При выполнении ремонтных и наладочных работ необходимо применять инструмент, предназначенный для этих работ.

По окончании работ рабочее место должно быть приведено в порядок, поставлены на место ограждения, восстановлены предохранительные устройства.

Наблюдение за работой автомата следует вести либо через защитные стекла, либо при их отсутствии в защитных очках на безопасном расстоянии.

Особенностью работы автоматов является наличие обильной смазки инструмента и заготовок. Недопустимо разбрызгивание СОЖ на неподвижные части оборудования и рабочую площадку;

изделия должны поступать в коробку без выноса излишней смазочно-охлаждающей жидкости; с целью исключения травмирования заусенцами и острыми кромками металла его задачу следует производить в рукавицах. Для снижения влияния шума рекомендуется применять противошумные наушники, антифоны, «беруши» и другие устройства.