Особенности машин для холодной штамповки и изготовления болтов 

фирмы Nedschroef

 

Первая важная особенность оборудования для холодной штамповки деталей – количество позиций, необходимых для формирования изделия.

Сегодня Nedschroef Herentals может предложить широкий спектр оборудования – это и пресс для холодной штамповки с пятью матрицами Nedmax, усилием высадки 400 т, предназначенный для изготовления крепежных изделий из проволоки или калиброванного проката диаметром 28 мм, и шестипозиционный пресс с усилием высадки 230 т и диаметром используемой проволоки 20 мм, и многие другие модели.

Особенностью прессов этой серии можно считать привод Nedform с высоким уровнем передачи энергии  на двух маховиках и зубчатых передачах, который позволяет минимизировать дисбаланс и вибрации путем отличной синхронизации движения деталей машины.

Для привода используются два двигателя: основной с изменяемой скоростью вращения и отдельный  для наладки и настройки пресса.

Главное зубчатое колесо зажато между двумя фрикционными дисками, допускающими проскальзывание в случае значительной перегрузки.

Таким образом обеспечивается защита от повреждения основных деталей машины, таких как коленвал, подшипники, соединительные тяги.

Привод полностью закрыт и работает в масле для обеспечения постоянной смазки шестерен. Он не требует дополнительного обслуживания. Усиленная С-секция между коленвалом и матрицами позволяет получить максимальную производительность без смещения заготовки. Это важное требование для изготовления деталей с повышенной точностью, например, крышек подшипников с высокой точностью толщины донышка, которая зависит от  положения заготовки, коленвала, суппорта.

Верхний суппорт, закрепленный с обеих сторон коленвала, обеспечивает лучшее передвижение и  позиционирование основного суппорта относительно матриц. Соединительная тяга повышенной прочности выдерживает значительные нагрузки. Двойной подшипник установлен сзади. Седельный подшипник суппорта спереди. Для обеспечения максимальной жесткости конструкции используется сверхширокая соединительная тяга.

При максимальной рабочей нагрузке 18 Н/мм2 бронзовые подшипники выдерживают давление на поверхности в 125 Н/мм2, обеспечивая коэффициент перегрузки 125/18 = 7. Таким образом, пресс, рассчитанный на усилие высадки в 230 тонн, выдержит 7-кратную перегрузку в 1600 тонн. В случае значительных перегрузок главное зубчатое колесо будет проскальзывать, сохраняя тем самым основные детали от повреждения  и гарантируя таким образом длительный жизненный цикл пресса.

 

Все нагрузки передаются с коленвала по соединительной тяге параллельно его движению, и значит, отсутствует поперечное движение основного ползуна. Также отсутствует нагрузка на втулки, а следовательно, их износ, даже при смещенной нагрузке относительно оси. Нет бокового смещения ползуна, что дает хорошую соосность штампованных деталей.

Подающие ролики со сменными кольцами предназначены для заправки проволоки разных диаметров. Такая система подачи обладает существенными недостатками:

– большие подающие ролики – дорогие для больших машин и тяжелые для оператора;

– подающие ролики имеют контакт с проволокой в точке, что повреждает ее поверхность;

– подача проволоки с усилием на ограничитель приводит к трению поверхности отреза проволоки с ограничителем. В результате появляются перегретые участки металла, заусеницы и царапины на поверхности отреза заготовки, что означает плохое качество заготовки;

 

– при использовании подающих роликов возникают трудности подачи коротких отрезков заготовки, длина которых соизмерима с их диаметром, а также трудности подачи длинных заготовок при малом диаметре проволоки, т.к. возможен загиб заготовки, что осложнит в дальнейшем  подачу.

 

Указанные проблемы можно решить с помощью линейной системы подачи заготовки, которая обладает неоспоримыми преимуществами:

– осуществляется точная подача без ограничителя, с детектором подачи заготовки;

– нет загиба отрезков заготовки;

– нет трения между подающей втулкой и проволокой во время движения, что устраняет повреждение поверхности поволоки и позволяет осуществлять подачу как очень коротких, так и очень длинных заготовок;

– линейную подачу легко настроить, легко менять зажимы;

– большая поверхность зажима (3 линии контакта) позволяет избежать повреждений поверхности проволоки. Отрезное устройство с цилиндрическим ножом закрытого типа в комбинации с линейной подачей заготовки обеспечивает ровную и чистую поверхность среза;

– увеличенная скорость реза до 1,1 м/с улучшает его качество;

– детектор длины подачи используется для определения длины заготовки, которая автоматически выбрасывается, если ее длина меньше заданной.

 

Максимальная скорость реза достигается в начале цикла после прохода 1 мм.

Комбинация линейной подачи, ножа закрытого типа и увеличенной скорости резки обеспечивает ровную и чистую поверхность заготовки с высокой точностью, что немаловажно при производстве штамповкой сложных деталей.

Средний вес заготовки 72,71 г. Максимальное отклонение веса заготовки +0,06 г, или 0,08%. Точность отрезки обычно измеряется весом, т.к. невозможно с достаточной точностью измерить длину заготовки. Механизм поддержки деталей используется для передачи очень маленьких деталей на высокой скорости. Он используется, например, при производстве чашек пружин клапанов.

Во время выброса детали зажимаются между держателем и шпилькой матрицы. Индивидуально синхронизированный палец с парой дополнительных пальцев передают готовые детали от последней матрицы к лотку. Таким образом предотвращается смешивание деталей. Кроме того, вынос готовой детали за линию работы ползуна гарантированно предотвращает ее повреждение.

Для производства болтов с фаской и накатки резьбы существует специальная накатная машина, размещенная сбоку пресса.

Все прессы Nedschroef Herentals укомплектованы шумоизолирующим кожухом, что обеспечивает комфортные условия для работы оператора.

Сменные блоки штамповки необходимы, чтобы снизить время перенастройки машины. Уменьшенное время перенастройки – важное требование при производстве машиностроительного крепежа в соответствии с требованиями JIT.

В качестве примера можно привести производство болтов М24 фирмой Nedschroef Helmond в Голландии, на котором обеспечивается производство 586 тыс. шт. болтов. В комплект поставки входит 10 перенастроек под типоразмер болта и 17 вариантов длины.

Холодная штамповка широко применяется для изготовления деталей автомобиля. Такой крепеж используется в двигателе, трансмиссии, подвеске, кузове и при сборке. Пример – вал трансмиссии Volkswagen. Вал изготавливали из литой заготовки на вертикальном прессе со скоростью 20 шт./мин. Проблема с литой заготовкой заключается в том, что объем материала фиксированный и не может быть изменен, чтобы компенсировать износ матриц пресса.

В горизонтальном прессе с линейной подачей проволоки и блоком резки можно регулировать длину заготовки, тем самым изменяя объем металла, чтобы компенсировать изменения размеров в результате износа матриц.

Для изготовления этого вала были использованы открывающиеся матрицы, позволяющие получить характерный профиль детали.

В связи со значительным весом больших деталей необходимо обеспечить их улавливание, предотвращающее их повреждения во время падения. Для этого прессы снабжаются специальным конвейером, по которому детали поступают до технологического контейнера.

 

В качестве еще одного примера рассмотрим использование прессов Nedschroef-Herentals при изготовлении вала стартера. Вал стартера изначально изготавливался из заготовки на вертикальном прессе в 3 удара с промежуточным отжигом и фосфатированием между ударами. Максимальная скорость  – 20 шт./мин. Такой же вал был изготовлен из сферодиизированной отожженной проволоки 10B22M (борсодержащая сталь) на пятипозиционной машине Nedmax NM533 с усилием высадки 550 т при скорости 80 шт./мин.

Для изготовления этой детали требуется сферодиизированный отожженный материал из-за разницы толщины стенок во внутреннем профиле. В процессе обратной вытяжки материал в секции тонких стенок течет быстрее, чем в секции толстых стенок, что приводит к неравномерному распределению давлений и образованию трещин в основании выступа толстой стенки.

 

Использование 4-клапаных цилиндров в современных автомобильных двигателях  увеличивает количество клапанов, а следовательно, и чашек пружин клапана. В то же время диаметр чашки делается меньшим. Интерес к штамповке таких деталей возрастает, но при этом возникают определенные трудности из-за их малого размера. Обоймы пружин клапанов могут быть штампованы непосредственно из проволоки или подвергаться отжигу перед последним ударом. Штамповка обойм пружин клапанов проходит на скорости 180 шт./мин. Поддерживающее устройство позволяет производить их на большой скорости.

Различные ролики, используемые в клапанно-шатунной группе двигателя, также могут быть изготовлены на прессах Nedschroef Herentals. Они должны иметь сопротивление усталости и поэтому изготавливаются из стали 100Cr6 с содержанием углерода 1%. При должной подготовке металла они могут быть изготовлены методом холодной штамповки.

Также штамповкой можно изготовлять тарелки клапанов. Тарелки клапана имеет квадратное гнездо для ролика. У ролика есть фаски с обеих сторон, для установки в квадратное гнездо. Предъявляются высокие требования к точности внутреннего диаметра ролика, т.к. его внутренняя поверхность подвергается шлифовке, а это дорогостоящая операция.

Чтобы сократить объем снимаемого шлифовкой металла, соосность внутреннего и внешнего диаметра должна быть очень точной. Чтобы добиться хорошей соосности между внутренним и внешним диаметром, пресс должен иметь хорошо управляемый основной суппорт. Также на соосность влияет форма инструмента. Для этого пуансон входит с некоторым натягом в матрицу (диаметр пуансона чуть увеличен по отношению к диаметру матрицы). Таким образом гарантирована отличная центровка пуансона для изготовления подобных деталей. Дополнительный внутренний пуансон находится в держателях на резиновых кольцах, автоматически центруясь в матрице во время удара.