Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел L

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

В промышленности применяют и другие схемы

двухскоростных муфт с планетарным редуктором.

Однако все они имеют общий недостаток: повы-

шенный износ фрикционных элементов, особенно

муфты ускоренного хода, включение которой про-

исходит дважды в течение одного двойного хода.

Угловая скорость вращения в электромагнит-

ных муфтах изменяется в результате управляемого

скольжения ведомых частей относительно веду-

щих. Варьируя электромагнитные поля, индуци-

руемые в муфте и тормозе, проскальзывание дово-

дят до 50 % угловой скорости холостого хода.

Недостаток муфты - непроизводительные потери

энергии при торможении маховых масс.

В сдвоенных приводах (рис. 1.15) на прием-

ном валу устанавливают две раздельные муфты-

Рис. 1.15. Схема сдвоенного маховики. Угловые скорости в приводе изменяют-

привода с муфтами-махови- ся в результате попеременного включения муфт,

ками сцепляющих ветви привода с большим или мень-

шим передаточным отношением.

Основанное на типизации агрегатирование состоит в том, что на базе одной

модели машины или нескольких взаимосвязанных групп ее узлов составляют

ряд типоразмеров или модификаций прессов. Агрегатные конструкции компо-

нуют из унифицированных узлов, собираемых и испытываемых до общего мон-

тажа машины и обеспечивающих монтажную сборку простым скреплением с

базовыми деталями или узлами.

Особый интерес представляют агрегатные конструкции многопозиционных

прессов из отдельных блоков-секций с заданными параметрами. Они позволяют

компоновать агрегат в соответствии с технологическими требованиями: на пер-

вых позициях, как правило, требуются большие рабочие силы при относительно

малом ходе, тогда как на последних - небольшие силы при значительном ходе

ползуна. Указанной схеме штамповки удовлетворяет 15-позиционный пресс из

трех блоков с соотношением номинальных усилий

1:0,85:0,50

и следующим

назначением позиций (рис.

1.16):

1 - загрузочная; 2, 5,8,9 - холостые; 3, 4, 6, 7,

10, 11-14 - рабочие; 15 - разгрузочная.

Изготовление прессов сборкой из унифицированных узлов или блоков дает

положительный экономический эффект, так как даже при малом выпуске прес-

сов данного размера их детали и узлы можно выпускать сравнительно крупными

сериями. Это, во-первых, позволит повысить производительность труда на прес-

состроительных заводах, и, во-вторых, несмотря на утяжеление меньших по

мощности прессов по сравнению с базовой моделью, в целом на изготовлениие

всей серии потребуется значительно меньшее количество материалов.

• т

аеа 1.

Типовые конструкции кривошипных прессов

ГЪ1%оЛ1г^^

-&—•э-

Позиции обработки

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Рис.

1.16. Схема агрегатной конструкции многопозиционных прессов

В результате широкого внедрения механизации и автоматизации штамповки

повышается производственная мощность прессовых цехов без дополнительного

капитального строительства; улучшаются условия, безопасность работы и другие

показатели, определяющие рентабельность производства. К настоящему времени

достигнут высокий уровень, особенно в части разработки подач и приспособлений

для одно- и многопозиционной штамповки малогабаритных изделий.

Главным направлением в механизации и автоматизации средне- и крупнога-

баритной штамповки из листа является создание поточных линий трех типов: из

частично механизированных прессов, полуавтоматических и автоматических

поточных линий.

Поточные линии первого типа существуют в прессовых цехах автозаводов

сравнительно давно. В последние годы для выполнения отдельных транспортных

операций при штамповке на таких линиях стали применять устройства для удале-

ния изделий и полуфабрикатов из рабочей зоны: различного рода пневматические

или механические сбрасыватели, качающиеся и поступательно движущиеся «ме-

ханические руки», листоукладчики на первую позицию, роботы и др.

В линиях второго типа степень механизации вспомогательных приемов тру-

да достаточно высока. Однако движения механизмов не синхронизированы, по-

этому некоторыми особо сложными управляет человек. На линии средних

прессов необходимо выполнять ряд операций вручную, например загрузку меж-

операционных бункеров.

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

В линиях третьего типа автоматизированы все транспортные операции и про-

цессы управления. Перспективны автоматические линии с так называемым мо-

дульным расположением прессов на расстояниях между отдельными машинами,

кратных ходу общего транспортного механизма.

Механизм межоперационной транспортировки при этом грейферный, одна-

ко его базовые поверхности располагаются не на станинах, а на отдельных опо-

рах между прессами. Поскольку работа прессов синхронизирована, время

обратного холостого хода ползунов используют для передачи деталей с преды-

дущего пресса на последующий. Несущие части грейфера выполняют в виде

унифицированных секций с длиной, равной или кратной шагу линии. При изме-

нении технологии штамповки одни секции заменяют другими, обеспечивая тем

самым универсальность линии.

В конструкции прессов в составе таких линий внесены некоторые измене-

ния. Для обеспечения быстрой смены инструмента подштамповые плиты изго-

тавливают двухместными и выкатными с собственным приводом.

1.9. Гибочные прессы и автоматы

В эту технологическую группу, предназначенную для выполнения гибочных

операций, включены листогибочные и горизонтально-гибочные машины, а так-

же универсально-гибочные прессы-автоматы.

Листогибочные прессы используют для изготовления деталей гибкой из

листового и полосового металла в серийном производстве, поскольку они более

экономичны по сравнению со специализированными профилировочными прес-

сами. Их успешно применяют для пробивки отверстий, гофрирования и др.

Листогибочные прессы с номинальным усилием до 5 МН выполняют в виде

вертикальных двухкривошипных двухстоечных прессов открытого типа с длин-

ным и узким ползуном. Стойки изготовляют из стального литья или сварными из

стальных плит. Ползун подвешен на двух шатунах, имеющих независимое регу-

лирование, что позволяет установить его в наклонном положении. Современные

листогибочные прессы имеют пневматические уравновешиватели, фрикционные

муфты включения в блоке с дисковыми тормозами и электропневматические сис-

темы управления с кнопочным или педальным включением. Как правило, прессы

не приспособлены для установки прижимных подушек и выталкивателей.

Горизонтально-гибочные машины предназначены для горячей, реже холод-

ной гибки в одноручьевых или многоручьевых штампах из сортового проката; кро-

ме того, их можно использовать для просечных, отрезных и других операций.

По технологическим условиям горизонтально-гибочные машины должны

иметь пониженную скорость движения ползуна в период растянутого во времени

рабочего хода. У существующих моделей прессов с Р

ном

= 100 кН...5 МН число

ходов составляет от 6 до 20 в минуту. Для обеспечения этого требования необ-

ходим многоступенчатый привод. В результате прессы даже с малым номиналь-

Г л ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

ным усилием весьма громоздки. Недостатки горизонтально-гибочных машин:

нерегулируемый привод и невозможность выстоя ползуна в крайнем переднем

положении, что необходимо для четкого оформления поковки.

В последние годы все чаще проявляется тенденция изготавливать тихоход-

ные горизонтально-гибочные машины с Р

ноы

500 кН с индивидуальным гид-

равлическим приводом. Только небольшие быстроходные машины, позволяю-

щие штамповать поковки из мелких и тонких быстроостывающих заготовок,

следует выполнять с кривошипным приводом.

Горизонтально-гибочные машины имеют открытую станину, открытый од-

но-

или двусторонний привод от кривошипов больших колес, небольшие по вы-

соте,

но удлиненные по фронту ползуны. Такая форма позволяет проводить

гибку заготовок увеличенной длины. Горизонтально-гибочные машины обору-

дуют фрикционными муфтами.

Универсально-гибочные прессы-автоматы предназначены для изготов-

ления гибкой, неглубокой вытяжкой, вырубкой и пробивкой различных деталей

из ленты, они могут быть также использованы для гибочно-отрезных операций

при штамповке из проволоки.

1.10. Кривошипные горячештамповочные прессы

Кривошипные горячештамповочные прессы предназначены для выполне-

ния различных технологических процессов горячей объемной штамповки (в

открытых и закрытых штампах) и горячего прессования поковок из сортового

проката. В зависимости от конструктивного устройства, параметров и техно-

логического назначения КГШП подразделяют на универсальные прессы простого

действия для горячего прессования, прессы двойного действия и прессы для

штамповки низких поковок.

Основные параметры и размеры универсальных прессов простого действия

с номинальным усилием от 6,3 до 63 МН при ходе ползуна

тах

= 200...460 мм

и числе ходов от 40 до 90 в минуту регламентированы ГОСТ 6809. На машино-

строительных заводах изготавливают и более мощные КГШП с

ном

до 160 МН.

КГШП представляют собой вертикальные двухстоечные однокривошип-

ные закрытые прессы с открытым и закрытым приводом.

Особенности КГШП состоят в следующем: жесткая конструкция главных

узлов и пресса в целом, усиленные направляющие ползуна, увеличенное число

ходов ползуна.

В последние годы широкое распространение получили конструкции ста-

нин двух типов:

1) неразъемная цельносварная конструкция из плит в прессах с

ном

< 25 МН;

2) сварно-литая конструкция из литых основания и верхней траверсы, жестко

соединенных сварными швами со стальными стойками из толстых листов (за-

мыкание рамы обеспечивают стяжные болты) в прессах с Р

И0М

> 25 МН.

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Чтобы избежать прогиба основания, его делают массивным. Для большей

устойчивости нижняя часть основания имеет уширенную опору. Опыт эксплуа-

тации КГШП показал, что конструкция станины второго типа гарантирует жест-

кость, необходимую по технологическим условиям.

Главные исполнительные механизмы КГШП могут быть кривошипно-пол-

зунными, кривошипно-кулисными или кривошипно-клиновыми. Первая схема

механизма находит самое широкое применение в отечественных и зарубежных

моделях прессов.

Жесткость традиционного кривошипно-ползунного механизма обеспечена

одним из следующих способов: эксцентриковым валом (см. § 5.3), коротким без

регулировки длины шатуном или массивным ползуном с двойным направлением -

призмы собственно ползуна в основных направляющих станины и салазок хобо-

тообразного прилива в дополнительных направляющих в верхней части стани-

ны.

Дополнительное направление при помощи салазок способствует уменьше-

нию перекосов ползуна при эксцентричной нагрузке, повышая тем самым

точность штамповки.

КГШП долго не находили широкого применения в связи с трудностью

выведения пресса из заклиненного состояния - стопора. Это состояние воз-

никает в момент прохождения кривошипа в зоне «мертвого трения» при пе-

регрузке привода по расходу энергии, вызванному, как правило, резким

повышением сопротивления деформированию (захоложенная заготовка; пре-

увеличенный объем металла, уложенного в штамп). В результате угловая

скорость маховика падает до нуля, и ползун останавливается около крайнего

нижнего положения.

Если сила заклинивания невелика или остановка ползуна произошла с недо-

ходом до угла «мертвого трения», то пресс относительно легко выводят из со-

стояния стопора реверсированием вращения маховика и пуском ползуна на

обратный ход. Однако наблюдаются случаи резкого заклинивания, когда ползун

останавливается в непосредственной близости от крайнего нижнего положения.

При этом сила заклинивания может быть очень большой Р

за

кл ~ 2Р

Н0М

и значи-

тельно превышать силу нормальной затяжки Р

зат

(1,2... 1,3) Р

ном

О том, как соотносятся упругие силы в прессе при заклинивании, дает пред-

ставление совместная диаграмма P=f(Al) для предварительно затянутого со-

единения деталь (станина) - болт, в котором внешнюю нагрузку создает сила

деформирования Р

на ползуне кривошипно-ползунного механизма. Эта диа-

грамма изображена на рис. 1.17, где прямая 1 - зависимость Р

= с,А/ для

болтов; 2 - Р

А1 для станины; 3 - Р

А1 для кривошипно-ползунного

механизма; с

-с

- коэффициенты жесткости; А/-упругая деформация пресса.

При резком заклинивании привод должен иметь такой большой запас энер-

гии, чтобы преодолеть упругое сопротивление элементов конструкции в усло-

виях очень малого КПД кривошипно-ползунного механизма (г| <

%).

ава 1.

Типовые конструкции кривошипных прессов

Рис. 1.17. Диаграмма упругого взаимодействия сил при

резком заклинивании кривошипно-ползунного механиз-

ма (А

зат

- первоначальная разница между длиной ста-

нины и болта; А

, А

- соответственно деформации

болта, станины и кривошипно-ползунного механизма)

Этого запаса энергии в приводе нет, поэтому реверсированием вращения ма-

ховика вывести пресс из состояния стопора не удается. Предварительно необ-

ходимо снизить упругую напряженность конструкции пресса так, чтобы сила

на стяжных болтах P

pacKJl

3aT

- Согласно рис. 1.17, для этого упругая дефор-

мация болтов должна быть уменьшена на величину А

. Поэтому КГШП долж-

ны иметь в структуре устройства, которые уменьшали бы упругую

деформацию болтов: гидравлические гайки, оси-эксцентрики в соединении

шатуна с ползуном, клиновые столы.

Наиболее эффективными для расклинивания КГШП в настоящее время счи-

тают гидравлические гайки стяжных болтов станины. Эти гайки делают состав-

ными (рис.

1.18).

Нижняя опорная часть 3 - гидравлический цилиндр, а верхняя 1

с резьбой - плунжер. При заклинивании пресса в полость под плунжером зака-

чивают масло высокого давления (до 100 МПа). В результате гайка-плунжер

растягивает болт, освобождая прокладки 2, толщина которых соответствует А

зат

Затем давление сбрасывают и пуском ползуна на обратный ход расклинивают

пресс. Пресс полностью разгружается: Р

]

=Р

= 0. После этого вновь зака-

чивают жидкость высокого давления, закладывают в образовавшийся зазор меж-

ду половинками гайки прокладку толщиной А

зат

и тем самым создают затяжку

болтов силой

зат

Поворот эксцентриковой втулки на пальце-валике малой головки шатуна

позволяет изменять его длину, смещая ось пальца относительно оси эксцентрика

главного вала. Укорачивая или удлиняя шатун, регулируют закрытую высоту

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Рис. 1.18. Устройство для вывода станины пресса из состо-

яния заклинивания:

1 - верхняя гайка; 2 - прокладка; 3 - нижняя опорная гайка

штампового пространства (похожее устройство будет рассмотрено в § 5.3). Но

это устройство можно использовать и для выведения КГШП из стопора. При

подъеме ползуна упругая деформация пресса уменьшается настолько, что ре-

версированием вращения маховика послед-

ний легко расклинивается. В связи со слож-

ностью конструкции это устройство приме-

няют редко.

Вывод пресса из стопора при помощи

клинового стола - очень трудоемкий процесс, и

машина довольно долго бездействует. Поэтому

клиновой стол используют только для регули-

ровки закрытой высоты.

Клиновой стол представляет собой двух-

клиновое устройство (рис.

1.19).

Основная его

часть - клиновая подушка 3, верхняя плоскость

которой является рабочей. На ней устанавли-

вают штампы, а нижняя наклонная опирается

на станину 7. Подушку поднимают с исполь-

зованием другого клина 2, который переме-

щают вручную или от электродвигателя по-

средством соединения винт - гайка. Опускают

подушку ударами кувалды по выступу 4 или

с использованием соединения винт - гайка.

Рис. 1.19. Схема клинового стола:

1 - наклонная опора станины; 2 - клин,

обеспечивающий возможность раз-

борки; 3 - клиновая подушка; 4 - вы-

ступ подушки

Г л ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Наклон опорной поверхности основания ос=

14...

16°,

а опорной поверхнос-

ти р = 8...12°. При этом необходимо иметь в виду, что с уменьшением угла (3

снижается высота регулирования штампового пространства, а с увеличением а -

возрастает давление на поперечный клин.

Стоимость КГШП в несколько раз выше по сравнению с паровоздушными

штамповочными молотами, пригодными для производства аналогичных поко-

вок. Эксплуатационные расходы при использовании прессов ниже, но не на-

столько, чтобы привести к положительному экономическому эффекту. Примене-

ние КГШП целесообразно при внедрении прогрессивных технологических

процессов штамповки в закрытых штампах и горячего прессования. Благодаря

этому возможна экономия исходного металла. При штамповке на молотах коэффи-

циент использования металла составляет 40...50%,

а на КГШП - 60...70 %, что значительно снижает

себестоимость продукции.

Помимо устранения перекосов ползуна и сме-

щений рабочих частей инструмента внедрению про-

грессивной штамповки на КГШП способствует так-

же

наличие верхних и нижних выталкивателей.

В прессах с

ном

до 16 МН применяют вытал-

киватели с различным механическим приводом от

главного механизма. Выталкиватели, схема кото-

рых показана на рис. 1.20, работают следующим

образом. После окончания рабочего хода при дви-

жении ползуна 14 вверх шатун 5 отклоняется от

вертикали влево. По мере этого отклонения рас-

стояние между упором 6 и стержнем 7 сокращает-

ся.

Наконец, при некотором угле поворота а упор

начнет отжимать стержень 7 вниз. Последний,

воздействуя на рычаг 8, заставляет верхний вы-

талкиватель 10 совершить требуемое движение и

извлечь застрявшую поковку из рабочей полости

штампа. Возврат рычажной системы происходит

под действием пружины 9, собственно выталкива-

тель отжимается деформируемым металлом при

очередном рабочем ходе.

Привод нижнего выталкивателя осуществля-

ется от кулачка 3 на ведущем эксцентриковом ва-

лу, набегающего на ролик 2 рычага 7, который

тянет составную тягу 4 с регулируемой длиной и

через нее рычаг 12. Кулачная планка рычага 12 р

с. 1.20. Схема выталкивате-

давит на рычаг 77, поднимающий нижний вытал- ля

механическим приводом

Раздел L КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

киватель 13. Рабочий профиль кулачка 3 смещен по фазе так, чтобы выталкива-

ние поковки происходило после подъема ползуна на некоторую величину. Для

возврата рычажной системы предусмотрена отжимная пружина.

У прессов с номинальным усилием более 16 МН механический привод

нижнего выталкивателя становится неудобным в связи с трудностью регули-

ровки его хода и нетехнологичностью механизма.

Главный привод КГШП осуществляется от индивидуального электродвига-

теля, установленного на специальном кронштейне станины, посредством клино-

ременной передачи на маховик приемного вала и одностороннюю зубчатую

передачу. Муфта включения - дисковая фрикционная с электропневматическим

управлением - сблокирована с тихоходным зубчатым колесом и установлена

на ведущем эксцентриковом валу. Существующие модели прессов имеют лен-

точный тормоз, но все чаще проявляется тенденция оборудовать прессы диско-

выми тормозами. Сила тяжести подвижных частей кривошипно-ползуиного

механизма сбалансирована смонтированными на верхней траверсе пневматичес-

кими уравновешивателями.

Производственный опыт показывает, что успешная эксплуатация КГШП за-

висит от надежного смазывания трущихся поверхностей: самые незначительные

неисправности в этой системе приводят к частым остановкам ползуна.

Системы электропневматического управления обеспечивают работу оди-

ночными, автоматическими и наладочными ходами.

Помимо универсальных внедрены прессы, специально предназначенные

для выполнения технологических процессов горячего прессования поковок

стержневого типа. Особенности технологии предопределили значения некото-

рых параметров этих машин - увеличенный ход главного ползуна и умень-

шенное число ходов в минуту, повышенная мощность электродвигателя

главного привода, увеличенные ход нижнего выталкивателя, а также размеры

штампового пространства и окон в боковых стойках. Изменение первых трех

параметров связано со значительным возрастанием работы деформации при

прессовании. Для того чтобы вытолкнуть стержневое изделие из штампа, не-

обходим большой ход нижнего выталкивателя. Наконец, последний фактор

обеспечивает возможность размещения средств автоматизации. В целом по

конструкции эти прессы не отличаются от универсальных. Их можно приме-

нять для горячей штамповки с учетом возросших (в среднем на 10... 12%)

энергетических возможностей.

Поскольку стойкость штампа сильно зависит от времени контакта с нагре-

тым металлом заготовки, вполне оправдано стремление увеличить число ходов

КГШП в единицу времени. Однако такое изменение у КГШП с нормальным хо-

дом ползуна приводит к резкому возрастанию динамических нагрузок в приво-

де.

Если же увеличение числа ходов пресса сочетать с уменьшением хода

ползуна, то динамические нагрузки не превысят обычных значений и долговеч-

Г л ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

ность деталей привода не уменьшится. Такие КГШП

7 8 910

пригодны для штамповки так называемых низких

поковок вроде рычагов, шатунов и т. п. и, следова-

тельно, являются специализированными.

Поковки сложной конфигурации с отростками,

расположенными в перпендикулярной основной оси

плоскости (например, крестовины) часто штампуют

в открытых штампах на универсальных КГШП, но

расход металла на заусенец при этом очень боль-

шой. Значительной экономии металла можно дос-

тичь при переходе на горячее выдавливание таких

поковок в штампах с разъемными матрицами на

КГШП двойного действия. Такой КГШП должен

иметь дополнительный прижимной ползун, при

помощи которого происходит смыкание матриц в

плоскости отростков.

Механизмы прижима вытяжных прессов двой-

ного действия для этой цели непригодны, они рас-

считаны на привод ползунов с большими размерами

в плане. Поэтому на Воронежском заводе тяжелых

механических прессов был разработан специальный

механизм. На рис. 1.21 видно, что при вращении

главного вала в направлении, указанном стрелкой, внутренний ползун 2 от

кривошипа 11 движется вниз. От плеча 8 шатуна 4 через тягу 7 движение по-

дается на двухплечий рычаг, второе плечо 6 которого распрямляет колено из

звеньев 3 и 5; в результате прижимной (наружный) ползун 1 также перемеща-

ется вниз.

Геометрия механизма прижима рассчитана так, что прижимной ползун 1

совершает опережающее движение вниз и смыкает матрицы раньше, чем нач-

нется процесс прессования заготовки ходом главного ползуна 2. Точно так же,

как и в вытяжном прессе двойного действия, отход прижимного ползуна

запаздывает по сравнению с ходом вверх главного ползуна (см. циклограмму

на

рис.

1.7). Оригинальной в схеме является подвеска большой головки 9 звена 5

колена на выступе подшипниковой буксы 10 главного вала.

Как всякий пресс двойного действия, КГШП с разъемными матрицами ха-

рактеризуется двумя номинальными усилиями - выдавливания и прижима.

Рис.

1.21. Схема механизма

прижима

1.11. Обрезные прессы

Обрезные прессы предназначены для горячей и холодной обрезки зау-

сенцев у поковок после штамповки в открытых штампах, для правки после

горячей обрезки, а также для просечных, вырубных и других операций. Они