При вибрационной вытяжке в штампах пульсирующее дав- ление может быть сообщено пуансону (см. рис. 8.11) матрице или прижиму. Схема вытяжки с пульсирующим прижимом да- на на рис. 8.12. По мере захода пуансона 1 в матрицу 4 на фланце заготовки 3 образуется гофр с высотой волны /г; не пре- вышающей хода прижима (см. рис. 8.12, б). При ходе вниз при- жим разглаживает образовавшийся гофр (см. рис. 8.12, в), при ходе прижима вверх гофр образуется снова и т. д.

В отличие от обычных (статических) методов вытяжки, пе- ретекание металла во фланце заготовки осуществляется за счет посадки гофра прижимным кольцом. Это уменьшает нагрузку пуансона и вытянутых участков заготовки, позволяет улучшить коэффициент вытяжки и сократить число переходов. Область рационального применения вибрационной штамповки — формо- образующие операции (вытяжка, отбортовка, формовка) неболь- ших и средних деталей из высокопрочных малопластичных ме- таллов.

8.8. Статическая штамповка жидкостью (гидроштамповка) Сущность и технологическая характеристика процесса

Если в вытяжном штампе вместо жесткого металлического пуансона использовать жидкость А (рис. 8.13). нагнетаемую под

1 2 з Ь А

Рис. 8.13. Схема штампа для гидроформовки сфериче­ского днища:

Л—формующая жидкость (вода): 1—стол пресса; 2—нижняя плита_: 3 и 5—каналы; 4—резиновый жгут; 6—ползун пресса; 7—облицовка; 8—матрица

высоким давлением, то заготовка, растягиваемая и вдавливае- мая в матрицу 8 гидростатическим давлением, приобретает фор- му матрицы. Такой процесс называется гидроштамповкой или

236-

гидроформовкой. Жидкость в этом случае выполняет функции универсального пуансона, пригодного для матрицы любой фор­мы.

Гидроформовка имеет ряд преимуществ, особенно важных при мелкосерийном производстве. Мощность гидросистемы, пи­тающей установку, мало связана с размерами формуемых дета­лей, которые таким образом, могут быть очень большими. За­траты металла и квалифицированного труда станочников, необ­ходимые для изготовления и доводки стальных штампов, почти отпадают, так как пуансон делать вообще не надо, а на матри­цу (в основном, железобетонная конструкция) требуется значи­тельно меньше металла и обработки, чем на цельнометалличес­кую.

При опытном и мелкосерийном производствах получающаяся экономия средств резко снижает себестоимость продукции. Бо­лее того, отпадает надобность уникальных по размерам и мощ­ности прессов, которые при штамповке крупногабаритных дета­лей в металлических штампах необходимы.

Другое очень существенное преимущество гидроформовки — возможность получения деталей с суженными выходными сече­ниями, из которых жесткий стальной пуансон по окончании фор­мовки извлечь нельзя.

. Основные недостатки гидроформовки: а) малая производи­тельность, обусловленная длительностью операции установки и зажатия заготовки, уплотнения рабочей полости, заполнения ее жидкостью; б) невозможность формовки участков, имеющих небольшие радиусы кривизны; в) утонение заготовки в централь­ной зоне; г) смещение заготовки из заданного положения из-за отсутствия трения о пуансон.

Область рационального применения гидроформовки: а) фор­мовка крупногабаритных деталей из малопрочных материалов (до а_в=40—60 кгс/см², имеющих небольшую толщину стенок и плавные очертания, при небольшом объеме производства; б) формовка деталей с суженными выходными сечениями.

Типовые конструкции установок для гидроштамповки

Установки для формовки днищ. Конструкция штампа для формовки сферических деталей типа днищ выбирается в зави­симости от конфигурации, толщины и материала заготовки и объема производства. Наиболее просты и требуют наименьших затрат труда, материала и времени на изготовление штампы, устанавливаемые на стол гидропресса (см. рис. 8.13).

Штамп устанавливается на столе 1 гидравлического пресса и прижимается к нему ползуном 6. Это обеспечивает герметич­ность внутренней полости штампа, образованной матрицей 8 и нижней плитой 2 штампа. Железобетонная матрица 8 представ­-

237-

ляет собой стальной сварной каркас, заполненный бетоном и об­лицованный по рабочей поверхности цементом марки НИАТ-МЦ, обеспечивающим высокую чистоту поверхности, быстрозатвер- девающим с небольшой усадкой. Толщина облицовки 7 — око­ло 20 мм. Резиновый жгут 4 уплотняет зазор между матрицей и нижней плитой.

Наполнение рабочей полости штампа водой в процессе вы­тяжки осуществляется через канал 5 в теле нижней плиты. Пе­ретяжное ребро, расположенное на нижней плите 2 по перимет­ру заготовки, обеспечивает устойчивость листа-заготовки (предотвращает образование складок). По окончании вытяжки вода давлением сжатого воздуха вытесняется в расходный бак по каналу 3. Давление формующей воды создается гидроуста­новкой с роторно-пластинчатыми или роторно-поршневыми на­сосами высокого давления.

В ряде случаев при гидроформовании сферических днищ при­меняется реверсивный метод, при котором операция разбивает­ся на два перехода. При первом переходе (рис. 8.14, а) заго­товка-лист 1 вытягивается в полуфабрикат 7 по форме вклады­ша 2, причем по ее периметру образуется высокий кольцевой рифт, который на втором переходе (рис. 8.14, б), выполняе­мом при снятом вкладыше 2, выворачивается до прилегания и калибровки по матрице 9 и получения окончательной формы де­тали.

Увеличенный угол изгиба заготовки у ребра матрицы, полу­чаемый при реверсивной формовке, дает дополнительное натя­жение заготовки по периметру и уменьшает опасность складко­образования. Силы трения, возникающие между вкладышем и заготовкой, фиксируют средний участок заготовки, удерживая заготовку от смещения и предохраняя от утонения ее централь­ную часть.

На первом переходе формовка ведется при незажатом флан­це заготовки. Свободное перемещение фланца достигается с по­мощью прокладки 5 соответствующей толщины, положенной на время первого перехода между матрицей 9 и нижней плитой 3 штампа. На втором переходе эта прокладка снимается и фор­мовка продолжается при защемленном фланце детали за счет объема материала, вытянутого на первом переходе. Формующая жидкость подается в рабочую полость через канал 10, а после окончания формовки сливается через канал 6. Зазор между матрицей 9 и плитой 3 герметизируется резиновым жгутом 4. Во вкладыше 2, закрепляемом ,на матрице болтами, и в теле мат­рицы сделаны каналы 8 для выхода воздуха.

Прижатие верхней части штампа к нижней может достигать­ся усилием траверсы гидропресса, клиновыми фиксаторами, болтами или специальными быстродействующими зажимами. Пружинение детали после формовки компенсируется соответст­вующей корректировкой формы матрицы.

238-

Применение гидроформовки в сочетании с инструментальны­ми штампами (гидромеханическая штамповка) соединяет преи­мущества обоих методов и позволяет уменьшить число перехо­дов. При получении деталей глубокой вытяжкой из титана гидромеханическая формовка дает лучшие результаты, чем много­переходная вытяжка в инструментальных штампах. При вытяж­ке в инструментальных штампах поверхность титанового листа- заготовки легко загрязняется. Мелкие частицы металла, отры-

Рис. 8. 14. Схема реверсивной гидроформовки:

а—первый переход; б—второй пере­ход; 1—заготовка; 2—вкладыш; 3— нижняя плита; 4—резиновый жгут; 5—прокладка; 6—канал; 7—полу­фабрикаты; 8—канал; 9—матрица; 10—канал; 11—готовая деталь

Рис. 8.115. Схема вытяжки в гидроме­ханическом штампе:

1. на прессе одинарного действия; б—на

прессе двойного действия; ■

2. корпус; 2—кольцо; 3—складкодержа- тель; 4—пуансон; 5—шток; 6—трубопровод; 7—клин; 8—болт; 9—заготовка; 10—датчик;

11—готовая деталь

вающиеся от поверхности, действуют подобно абразивным зернам и увеличивают наволакивание и нагрузку заготовки в процессе вытяжки. В гидромеханических штампах, где вместо металлического пуансона с заготовкой контактирует вода, это явление устраняется.

На рис. 8.15 приведен пример вытяжки эллиптического днища с цилиндрическим пояском в гидромеханическом штампе на прессе одинарного (см. рис. 8.15, а) и двойного (рис. 8.15, б) действия. Нижняя часть штампа собрана из корпуса 1 и коль­ца 2. Заготовка 9 прижимается к кольцу 2 на прессе двойного действия складкодержателем 3 и штоками 5, на которые давит прижимная траверса пресса, а на прессе одинарного действия — клиньями 7 и болтами 8.

Пуансон 4 вытягивает заготовку в стакан с плоским дном (см. форму пуансона). Затем через трубопровод 6 в полость между дном пуансона и заготовкой подается формующая жид­кость, которая вытягивает плоское дно в сферическую готовую деталь 11. Электроконтактный датчик 10 сигнализирует об окон­чании вытяжки.

239-

Установки для гидроформовки конических обечаек с непрямо­линейными образующими. При больших габаритах деталей гидро­формовка выполняется на установках, принципиальная схема которых дана на рис. 8.16. Форма детали определяется конфигу­рацией внутренней рабочей полости кор*1уса 5, к которой деталь прижимается непосредственно или через, резиновую диафрагму 2 формующей жидкостью, заливаемой во внутреннюю полость 4

1 1 JaMlxa

Рис. 8. 16. Схема гидрофор­мовки конических обечаек с криволинейными образую­щими и с перемещающими­ся в процессе формовки торцами заготовки:

/—верхний зажимной диск; 2— диафрагма; 3—сердечник; 4— внутренняя полость; 5—корпус;

6—облицовка

Рис. 8. 17. Схема гидромехани- ческо го штампа для формовки конической обечайки:

/—матрица; 2—заготовка; 3—при­емник ; 4—пуансон; 5—резиновый жгут; б—кольцо; 7—буфер; 8— .плунжер

заготовки. Формовка с диафрагмой 2 применяется в том случае, когда края заготовки в процессе формовки перемещаются, и без резиновой диафрагмы герметизация их прилегания к матрице невозможна.

Облицовка 6 из пластмассы обеспечивает чистоту поверхно­сти формуемой детали. Для уменьшения расхода воды приза- полнении установки внутрь вставляется полый сварной герме­тически закрытый сердечник 3.

При небольших размерах детали и «большом объеме произ­водства гидроформовка конических обечаек может выполняться в гидромеханических инструментальных! штампах (рис. 8.17). Штамп устанавливается на пресс двойного действия. Заготовка 2, установленная в матрицу, герметически прижимается к ней снизу уплотняющим пояском пуансона 4а сверху — уплотняю-

240-

щим кольцом 6, упруго прижимающим верхний периметр заго­товки к краю матрицы под действием резинового буфера 7. Зазор между верхним периметром заготовки и пуансоном уплот­няется резиновым жгутом 5. Плунжер 8, закрепленный на вы­тяжной траверсе пресса, при опускании вытесняет жидкость че­рез каналы б в пространство между пуансоном и заготовкой. Давлением этой жидкости заготовка формуется и калибруется по внутренней полости матрицы. Жидкость из пространства между заготовкой и матрицей вытесняется через каналы а в приемник 3.

6) 7 4 8

Рис. 8. 18. Схема гидроформовки сильфона:

а—первый переход; б—второй переход; 1—неподвижная голов­ка; 2—цанга; 3—заготовка; 4— разрезное кольцо; 5—подвиж­ная головка; 6—глухая справка; 7—готовая деталь; 8—оправка с каналом

Установки для гидроформовки деталей из трубчатых загото­вок. Из трубчатых заготовок (цельнотянутых или сваренных из листа) в самолетостроении получают муфты соединения дюритовых шлангов, сильфоны, детали шаровых соединений выхлоп­ных коллекторов и труб горячей коммуникации.

Наиболее сложны в изготовлении и чаще других применяют­ся в конструкции самолета сильфоны. Сильфоны изготавливают­ся. из сваренных на роликовых машинах или цельнотянутых тон­костенных труб или стаканов, полученных многопереходной вы­тяжкой из листа.

Операция гофрирования разбивается на два перехода.

Первый переход — предварительная формовка (вспучивание) гофра. Заготовка 3 (рис. 8.18) герметически зажимается по кон­цам цангами 2 на оправках 6 и 8, находящихся на подвижной головке 5 и неподвижной 1. По наружному контуру заготовка фиксируется разрезными кольцами 4. Через центральное отвер­-

241-