» » Стержни и их приводы
23.04.2015

Полости и отверстия, перпендикулярные к плоскости разъема-формы, обыкновенно выполняются неподвижными стержнями, расположенными на пуансоне. В матрице стержни располагать нельзя, потому что при охвате их металлом при его усадке отливка при раскрытии формы останется в матрице.
В редких случаях при наличии большого числа стержней некоторые из них могут быть расположены в плите пуансона; этим облегчается работа выталкивателей. В подобных случаях охват стержней в пуансоне должен быть более сильным, чем охват стержней в матрице.
Неподвижные стержни 1 (фиг. 67) проходят через плиту пуансона 2 и головки их прижимаются основанием 3 пуансона. Посадочная часть стержней должна быть цилиндрической, с обработкой выступающей части до нужной конфигурации. Исключение может быть только для стержней с большими линейными размерами, значительно развитыми в одном направлении. В месте перехода в полость стержень должен иметь заплечик для того, чтобы любые изменения его положения в процессе работ были заметны.
Стержни и их приводы

Во избежание образования заливов и пленок при сопряжении торца стержня с плоскостью, а также для улучшения условий вентиляции в матрице устраиваются сквозные отверстия, перекрываемые удлиненной частью стержня (фиг. 68).
В мелкосерийном производстве (особенно в случае применения блок-форм со сменными вставками) для отливки деталей со сквозными неглубокими отверстиями применяются выемные стержни-вкладыши.
Стержни, смазанные графитом, устанавливают в форму в плоскости разъема; после отливки их выбивают.
В крупносерийном производстве применение вкладышей для выполнения прямых отверстий, расположенных в плоскости разъема или перпендикулярно к ней, нецелесообразно.
Боковые полости, отверстия, поднутрения, в также выступы и рельефы (которые невозможно получить сопряжением матрицы и пуансона) выполняются подвижными стержнями, расположенными по бокам формы. В большинстве случаев подача этих стержней производится параллельно плоскости разъема, но не исключается также подача стержней под углом к плоскости разъема.
Стержни и их приводы

Подвижные стержни лучше всего располагать в плоскости разъема, чтобы их легко можно было очищать и смазывать, а поэтому износ направляющей части стержня будет меньше, чем у стержней, проходящих через тело формы.
Металл, поступающий в форму под большим давлением, не должен смещать стержни, поэтому в закрытой форме положение их должно быть надежно фиксировано с помощью упоров.
Подвижной стержень состоит из следующих элементов: собственно стержня, выполняющего полость в отливке, направляющей стержня и колодки.
На фиг. 69 показано правильное конструктивное оформление этих трех элементов.
Торцы отливки (со стороны стержня) выполняются без участия подвижных частей, что не нарушает прочности горячей отливки и предохраняет от образования заусенцев на ее внешнем контуре.
При усадке металл обжимает металлические стержни тем сильнее, чем толще отливка. Для того чтобы их можно было беспрепятственно удалить из отливки, металлические стержни следует делать с необходимой конусностью.
Механизмы для подачи стержней

Механизмы с ручным управлением. Наряду с применением автоматических и гидравлических приводов для стержней (описываемых ниже) механизмы с ручным управлением не потеряли своего значения и находят применение на практике.
Винтовой привод (фиг. 70). Значительные затруднения встречаются при удалении из формы глубоких стержней, имеющих малую конусность. В этих случаях можно применить винт с ленточной резьбой. Этот способ имеет еще то преимущество, что при соответствующем выборе угла подъема резьбы винта, который является самотормозящим, обеспечивает неподвижность стержня в момент запрессовки металла в форму.
Стержни и их приводы

Стержень 1 либо укрепляют на конце винта, либо его делают заодно с винтом, так что он служит его продолжением; вращая рукояткой маточную гайку 2 при установленной шпонке, стержню сообщают поступательное движение. Привод укрепляется к форме с помощью плиты-кронштейна 3.
Винтовое приспособление значительно увеличивает мощность подачи, но одновременно уменьшает ее скорость и замедляет ход процесса. Поэтому винтовую передачу следует применять в тех случаях, когда главной задачей является точная и надежная установка стержня, например, при выполнении отверстий с малой конусностью.
Достоинства винтового привода — в его компактности; его можно установить на любом участке формы. Поэтому винтовой привод нередко применяют в комбинации с другими видами подачи стержней для отливок в сложных формах.
Особенно рационально применять винтовые приводы для стержней, не расположенных в плоскости разъема форм.
Форма с эксцентрико-радиальной подачей стержней (фиг. 71). Эксцентрико-радиальная подача стержней применяется для отливки круглых деталей с рельефами на периферии, например, счетных барабанчиков и дисков 8 с цифрами.
Стержни и их приводы

Верхняя часть отливки оформляется вставкой 1 в плиту матрицы 2. Вставка 1 одновременно служит литниковой втулкой.
После открытия формы поворотом (с помощью ручки 11) спаренных между собой штифтами 12 нижнего 6 и верхнего 4 дисков эксцентриковой подачи стержни 13, оформляющие в отливке цифры, удаляются из отливки в радиальном направлении в пределах прорези, имеющейся в центральном (неподвижном) диске 5.
Выталкивание отливки производится с помощью реечной передачи 9 и 10.
Установочные колонки 3 (большие) служат для центрирования плиты матрицы 2 и плиты пуансона 7. Малые установочные колонки 14 центрируют все элементы эксцентрикового привода и точно фиксируют положение стержней.
Механизмы с автоматическим управлением. Ручное управление механизмами не обеспечивает высокой производительности машин и может быть применено в описанных выше специфических условиях.
Более совершенны механические и автоматические приводы; они значительно увеличивают производительность и обеспечивают быструю выемку стержней. Для механизации подачи стержней используется в качестве двигательной силы обратный ход машины. Такая подача применяется в следующих вариантах.
Первый вариант (фиг. 72). Наклонный палец 4, представляющий собой круглый, достаточно массивный штырь, проходящий через хвостовик стержня 7, установлен в матрице 5 под углом 15°. Колодка 3, связанная с хвостовиком стержня, перемещается в Т-образных направляющих, прорезанных в подвижной части формы. При раскрытии формы колодка скользит по наклонному пальцу и благодаря этому получает в своих направляющих относительное перемещение, при котором стержни выводятся из отливки. Так как величина хода формодержателя обычно значительно превышает требующийся ход данной формы, необходимо при проектировании предусмотреть фиксацию стержня в определенном положении, когда форма открыта, иначе при закрывании формы пальцы не будут попадать в гнездо хвостовика стержня. Выполняется это при помощи пружинной защелки I и упора-ограничителя 2. Для предупреждения отдачи стержня при гидравлическом ударе установлен замок 6. В плитах матрицы 5 и пуансона 8, а также в основании пуансона 9 следует предусмотреть прорези для наклонных пальцев.
Стержни и их приводы

Приводы с наклонными пальцами применяются для стержней глубиной до 50 мм при любом их взаимном расположении.
Сечение пальцев зависит от усилия обжатия и площади их сечения. Чтобы уменьшить трение в наклонном отверстии, две стороны пальца по всей длине срезаются.
Рабочая длина наклонного пальца (рабочей его части) при наклоне в 15° определяется из условия раздвижения стержней до полного выхода их из отливки (включая кольцевой коллектор) по формуле L=S/sin 15. При S=62, L=62/0,259=240 мм, где L — рабочая длина пальца в мм, S — длина (глубина) стержня в мм. Графическим методом длина наклонного пальца определяется следующим образом (фиг. 73). Ход стержня Б должен быть равен глубине отверстия А в отливке, которую он выполняет с добавлением 3—5 мм. Для построения пальца от точки С, соответствующей крайнему положению стержня при его установке в форме на закрытие, проводится вертикальная линия и в сторону от этой линии вверх откладывается размер Б. Точка E определяет крайнее положение стержня на открытие; когда палец коснется точкой E точки С, стержень, пройдя расстояние Б, будет извлечен из формы.
Стержни и их приводы

Наклонный палец может применяться также для стержней, расположенных с отклонением от направления плоскости разъема на угол до 15°.
Привод с наклонным пальцем находит применение главным образом для движения стержней, расположенных в плоскости разъема формы. При значительном утолщении колодок и фиксации их в пазах плиты пуансона привод с наклонным пальцем может быть применен также для движения стержней, расположенных выше плоскости разъема.
Другой вариант привода с наклонным пальцем показан на фиг. 74. Наклонный палец представляет собой брус прямоугольного сечения, который крепится болтами и штифтами к боковой стороне плиты-матрицы. Колодка 2 скользит в Т-образных направляющих привертных салазок 3, которые одновременно являются также и упором для свободного конца наклонного пальца, увеличивая его жесткость в момент запрессовки металла.
Стержни и их приводы

Привод обладает рядом технологических и экономических преимуществ перед ранее описанным. То, что весь механизм привода является привертным и выносится за габариты формы, позволяет значительно сократить размеры плит. При нормализации привод можно переносить с формы на форму. Удобна сборка привода, так как всегда имеется возможность подгонки размеров деталей для правильного их сопряжения за счет пришлифовки поверхностей А и Б.
Второй вариант. Для подачи боковых коротких стержней, расположенных выше плоскости разъема формы, применяются штыри, изо гнутые под углом (фиг. 75). Изогнутые штыри 1 с угловым смещением плоскости, перпендикулярной к оси стержня 3, крепятся к основанию пуансона 7. Штыри проходят через прорезь хвостовика 2 стержня. В момент открытия формы хвостовик, толкаемый угловой частью штыря, выводит стержни из отливки.
Стержни и их приводы

Стержни, расположенные в матрице выше плоскости разъема, необходимо извлечь до открытия формы. Для этого основание пуансона, в котором укреплены изогнутые клинья, должно быть приведено в движение раньше, чем откроется форма. Открытие же формы начинается после того, как движущееся основание потянет за собой головки болтов 6, проходящих через плату пуансона 5. Стержни с подобным приводом могут иметь любое взаимное расположение.
Гидравлические приводы. Гидравлический привод для подачи стержней представляет собой цилиндр двойного действия, соединяемый с хвостовиком стержня. Гидравлический цилиндр укрепляется сбоку формы на кронштейнах, устанавливаемых на плите пуансона или матрицы (фиг. 76).
Стержни и их приводы

По сравнению с другими видами приводов гидравлический привод имеет ряд преимуществ.
1. Гидравлический привод является, отдельным приспособлением, которое может быть установлено на любую форму. Нет необходимости в изготовлении специального привода для каждой новой формы.
2. Привод не требует увеличения площади плит матрицы и пуансона; следует сделать толще только ту плиту, на края которой укрепляется кронштейн привода.
3. Привод может быть включен в любое время независимо от открытия формы. Это имеет ряд преимуществ, так как при выдвижении стержней из закрытой формы не наблюдается перекосов и напряжений в отливке, образующихся при выемке стержней из открытой формы, когда стержни работают одной стороной.
4. Подача стержней при гидравлическом приводе производится более плавно, без толчков.
5. Гидравлические приводы могут иметь (в зависимости от. диаметра цилиндра) различную мощность, которая для. универсальных машин средней мощности находится в пределах от 1 до 5 г. Длина цилиндров — переменная в зависимости от глубины стержней.
6. Приводы могут быть применены для выдвижения стержней, расположенных в плоскости разъема формы, а также для стержней, проходящих через плиту матриц.
Мощность гидравлических цилиндров для вытягивания стержней определяется по диаграмме на фиг. 77. Табличное усилие вытягивания умножается на длину стержня (в см). Приведем пример:
Стержни и их приводы

Принимается цилиндр мощностью 2 т.
Существуют эмпирические формулы, дающие возможность сравнительно точно подсчитать усилие Р, необходимое для вытягивания стержней. В этих формулах учитывается литейный уклон α° стержня и коэффициент трения μ, принимаемый для алюминиевых сплавов равным от 0,2 до 0,25
Р=пd*h*Р (μ, cos α—sin α),

где d — диаметр стержня в см;
h — высота стержня в см;
P — усилие обжатия от 100 до 200 кг/см2.
Учитывая, что гидравлические приводы являются универсальным приспособлением различной мощности, на практике редко пользуются точным подсчетом усилий, а ограничиваются приближенными данными, определяемыми по диаграмме с некоторым превышением против расчетного усилия.
Стержни и их приводы

Указанная выше мощность стандартных гидравлических приводов получается при рабочем давлении в сети 120 кг/см2, принятом для машин с вертикальной камерой сжатия.
При применении этих приводов для машин с горизонтальной камерой, где давление в аккумуляторе не превышает 70 кг/см2, мощность их соответственно уменьшается. В цехах, где установлены машины обоих типов, пользуются для увеличения мощности приводов более высоким давлением, применяя для этого специальное распределительное устройство.
Применяемые при гидравлической подаче стержней стандартные хвостовики прикрепляются к стержням на резьбе.
Можно скреплять стержни с хвостовиками и посредством двух прижимных плит, одна из которых изготовлена заодно с хвостовиком.
Для надежной установки гидравлического приспособления к форме и для точной центрировки всей системы применяются кронштейны, прикрепляемые к плите пуансона и к основанию плиты пуансона (см. фиг. 76); ширина крепежной плитки кронштейна принимается равной толщине пуансона вместе с его основанием.
Большинство подвижных стержней с автоматическими и гидравлическими приводами располагается в плоскости разъема форм и выдвигается одновременно с открытием машин. Когда форма приоткрывается, хвостовик стержня испытывает усилие только с одной стороны, вследствие чего стержень, выдвигаясь из отливки, может образовать в ней перекос и значительные напряжения, нередко приводящие к образованию трещин. Последнее особенно сказывается при литье из магниевых сплавов и сплавов типа магналий.
Если подвижные стержни выдвигаются до открытия формы, то в закрытой форме в зависимости от ее герметичности хвостовик стержня, зажатый двумя половинками формы, может работать при переменном значении зазоров.
Поэтому целесообразнее располагать хвостовики подвижных стержней во всех случаях в цельных направляющих втулках, устанавливая их в виде вставки на неподвижные части формы. На фиг. 78 показана направляющая втулка 1 для хвостовика стержня 2.
Стержни и их приводы

Для правильного положения стержня, особенно при сопряжении нескольких стержней торцами, хвостовики гидравлических приводов должны быть снабжены шпонками.
Другим требованием к подвижным стержням является отсутствие отдачи при гидравлическом ударе и точная фиксация стержня в форме. Особое значение это имеет в гидравлических приводах, где вследствие некоторой сжимаемости жидкости возможна отдача стержней а сторону их выдвижения. Для устранения отдачи устраиваются различного вида замки. Простейшим видом такого замка являются врезные клинья, расположенные в одной половине и входящие в тело стержня или его хвостовика. Нормализованный замок типа вилки 1 (фиг. 79) устанавливается в неподвижную часть 2 формы и входит в подвижную часть, плотно прижимая заплечики-ограничители стержня, с помощью которых определяется конечное положение стержня в форме.
Учитывая быстрый износ стержней, особенно при литье медных сплавов (например, арматуры), необходимо предусмотреть возможность замены стержней. Для этого необходимо соединить их со своими хвостовиками (или колодками) на резьбе или другим методом крепления.
Стержни и их приводы

Охлаждение стержней. При быстрых темпах работы необходимо применять водяное охлаждение стержней. Для этого стержень 6 делается с полостью, в которую поступает струя воды через открытый конец трубки (удлиненной); через более короткую трубку вода отводится в канализацию. Для прохода трубок делается выемка в основании пуансона. Полость стержня перекрывается резьбовой пробкой и медным уплотнительным кольцом.
Особенности металлических стержней заставляют соответственно конструировать детали.
Далее будет приведен ряд примеров изменения конструкции детали с целью избежать подрезов и впадин, препятствующих вытаскиванию стержней из отливки. Однако не всякая деталь допускает подобные изменения конструкции, поэтому часто приходится производить отливку с подрезами в стержнях. Практика выработала ряд приемов отливки с применением таких стержней, хотя это значительно усложняет изготовление форм и понижает производительность.
Из числа механизмов и приспособлений, дающих возможность извлечения стержней из поднутрений, следует отметить следующие.
Разборные стержни. Часть стержня 1, оформляющая поднутрение в детали коробчатого типа (фиг. 80), делается подвижной. Эта часть с помощью выталкивателей 4 выдается из формы вместе с отливкой 2 и литником 3 и извлекается из отливки за пределами формы,
Стержни и их приводы

Внутренняя наклонная тяга, вмонтированная в тело центрального стержня. Поднутрения в сложной детали коробчатого типа (показанные на схеме фиг. 81, разрез по А—Б) оформляются двумя наклонными стержнями 7 и 8, имеющими на концах отверстия со скосом, через который проходит наклонная тяга 6. Эти стержни спарены с центральным неподвижным стержнем 1. Для автоматического удаления стержней 7 и 8 из поднутрений включается гидропривод 9, шток которого 10 соединен с хвостовиком 11 тяги 6.
При движении тяги через хвостовики стержней стержни вытягиваются из поднутрения.
После удаления стержней производится выталкивание отливки с помощью плиты съема 3.
Верхний вертикально расположенный гидропровод предназначен для управления движением стержней 7 и 8, оформляющих поднутрения.
Стержни и устройства для изготовления отливок с резьбой. При изучении вопроса об отливке деталей с готовой резьбой следует отдельно рассматривать отливку с наружной и внутренней резьбами.
Наружная резьба изготовляется двумя способами:
а) с помощью кольцевых стержней, оформляющих резьбу. Эти стержни вставляются в пуансон и после заполнения формы выталкиваются вместе с отливкой и свинчиваются с нее за пределами формы;
б) оформлением резьбы по разъему формы с помощью разъемных вставок-плашек, представляющих собой негативное изображение резьбы.
Стержни и их приводы

При применении резьбовых стержней отливка получается без шва, однако калибровка не исключается, ибо (при литье алюминиевых сплавов) необходима конусность в 0,02 мм на диаметр для беспрепятственного свинчивания вставки-пробки и во избежание выкрашивания острых граней резьбы.
Для механизации свинчивания резьбовых вставок необходимы специальные одношпиндельные или многошпиндельные приспособления.
При применении разъемных плашек получается резьба без конусности, с цельным хорошо сохранившимся зубом, но с наличием шва (следов) в плоскости разъема, что требует специальной калибровки.
При подобном методе отливки половинки формы должны быть плотно закрыты, в противном случае (при отдаче формы) отливка может иметь эллиптичность по резьбе.
Метод находит практическое применение при резьбах с шагом не менее 1,5 мм.
Внутренняя резьба может быть изготовлена только с применением резьбовых пробок-стержней, вывинчиваемых из отливки после ее удаления из формы.
Для вывинчивания из отливки резьбовых стержней они должны иметь на конце грани. На фиг. 82 показан вставной резьбовой стержень для внутренней резьбы, установленный в плиту пуансона.
Стержни и их приводы

Вывинчивание резьбовых пробок из алюминиевого и медного литья представляет значительную трудность и сопровождается большим браком. Причины этого заключаются в следующем:
а) Резьбовая пробка сильно обжимается сплавом при его усадке. Обжатие имеется по всей окружности (радиальное), а также между зубьями (в продольном направлении). При больших усилиях, необходимых для вывинчивания пробок из такой отливки, вершины углов резьбы выкрашиваются. Получается рваная, дефектная резьба.
б) Помимо фактора обжатия, снятие отливки со стержней затрудняется также реакцией между сплавом и металлом резьбовой пробки (при литье алюминиевых сплавов).
в) Необходима калибровка для снятия конусности (0,02—0,03 мм на диаметр).
Отливка деталей с применением вставных резьбовых стержней связана с большой затратой времени на свинчивание стержней.
Различные методы механизации и автоматизации процесса вывинчивания резьбовых стержней из отливок до выемки их из формы с применением зубчатых конических передач, приводимых в движение с использованием обратного хода машины или от отдельного электродвигателя с редуктором, могут применяться только при литье цинковых сплавов, когда реакция между металлом формы и отливки практически отсутствует.
При конструировании резьбовых деталей для механической нарезки резьбы усадка алюминиевых сплавов принимается: по наружному размеру 0,5—0.75%; по внутреннему размеру 0,45—0,65%.
При отливке из всех сплавов отверстия под резьбу изготовляются, без припуска для проточки.
Примеры притупления углов при литье наружной резьбы с применением резьбовых вывинчиваемых вставок приведены на фиг. 83.
Размеры стержней для отверстий под резьбу приведены в табл. 13.
Стержни и их приводы
Стержни и их приводы