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

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел L

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

представляют собой вертикальные однокривошипные двухстоечные закры-

тые прессы.

Обрезные прессы устаревших моделей имеют одноколенчатый вал,

расположенный вдоль фронта станины, и открытый привод. В новых моде-

лях ведущий кривошип выполняют в виде шестерни-эксцентрика с осью

вращения, перпендикулярной фронту станины; привод у таких прессов - за-

крытого типа (см. рис. 1.6). Опыт эксплуатации обрезных прессов показал, что

боковой ползун используют крайне редко, поэтому в новых конструкциях он

отсутствует.

Основные параметры и размеры обрезных прессов регламентированы

ГОСТ 10026 как третье исполнение однокривошипных закрытых прессов про-

стого действия с номинальным усилием

1,6...25

МН.

1.12. Чеканочные прессы

и прессы для выдавливания

Чеканочные прессы общего назначения. Эти прессы используют для вы-

полнения различных операций холодной объемной штамповки: плоской чеканки,

калибровки, рельефной штамповки и др. Основные параметры и размеры чека-

ночных кривошипно-коленных прессов с Р

ном

= 630 кН...31,5 МН приведены в

ГОСТ 5384.

По конструктивному оформлению чеканочные прессы относятся к закры-

тым прессам с рамной станиной. Устаревшие конструкции прессов имеют со-

ставную литую станину: стол, стойки и верхнюю траверсу; новые модели малых

и средних размеров - цельносварную станину. У крупных прессов станина

сварная составная и стянутая болтами.

Отличительной особенностью чеканочных прессов является кривошипно-

коленное исполнение главного механизма, обеспечивающее кинематические и

динамические свойства, которые необходимы для операций с малым рабочим

ходом и весьма значительной деформирующей силой.

Конструктивное устройство кривошипно-коленного механизма и узла регу-

лировки закрытой высоты чеканочного пресса показано на рис. 1.22. Опора 2

верхней призмы 3 удерживается подпружиненными стяжками у верхней травер-

сы станины. Положение опоры регулируют достаточно точно при помощи клина /

с индивидуальным приводом от электродвигателя 5 через червячный редуктор 6.

Подвеску ползуна и фиксацию призм (как верхней, так и нижней 4) проводят

при помощи соединительных планок, проушины которых попарно соединяют

среднюю ось с верхней и нижней осями. Призмы воспринимают нагрузку

только в период рабочего хода и, будучи весьма массивными, обеспечивают

требуемую жесткость главного механизма. Ведущий кривошипный вал изготов-

ляют одноколенчатым или двухколенчатым (прессы с Р

иш

> 10 МН). В первом

Рис.

1.22. Конструктивная схема кривошипно-коленного механизма:

/ -

клин;

опора;

- верхняя призма;

- подвеска ползуна;

электродвигатель;

- червячный редуктор

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

случае шатун имеет вилчатую форму с малыми головками, охватывающими

выступающие концы средней оси, во втором - в главном механизме устанав-

ливают два шатуна.

Привод чеканочных прессов - открытый от индивидуального электродвига-

теля, у малых и средних прессов - двухступенчатый односторонний; у крупных -

двух- или трехступенчатый двусторонний. Мощность электродвигателя у чека-

ночных прессов в связи с малым рабочим ходом значительно меньше, чем у КГШП

равного номинала.

Современные модели чеканочных прессов всех размеров оборудуют пнев-

матическими фрикционными дисковыми муфтами, установленными на прием-

ном валу в одном блоке с дисковыми тормозами или

раздельно, причем тормоз тогда выполняют ленточ-

ным. Конструкция чеканочных прессов общего назна-

чения предусматривает возможность установки авто-

матических или полуавтоматических подач.

Прессы для выдавливания. Кривошипно-ко-

ленные прессы, похожие по устройству и архитекту-

ре на чеканочные, но с увеличенным ходом, при-

меняют при производстве деталей выдавливанием.

Установлено, что качество стальных изделий (порш-

невых пальцев, шлицевых втулок) улучшается, если

процесс выдавливания производят на прессах с мо-

дифицированным кривошипно-коленным механизмом

по схеме, приведенной на рис. 1.23, а. Согласно этой

схеме, рабочий ход происходит при сгибании коле-

на, когда ползун приближается к крайнему нижнему

положению. Если сравнить кривые хода ползуна для

кривошипного пресса (кривая 1 на рис. 1.23, б),

обычного кривошипно-коленного (кривая 2) и мо-

дифицированного кривошипно-коленного (кривая 3)

механизмов, то легко заметить, что в последнем слу-

чае скорость ползуна у крайнего нижнего положения

очень мала и это способствует улучшению качества

изделий.

Применение модифицированного кривошипно-

коленного механизма приводит к существенному

изменению конструкции пресса. Во-первых, стани-

на в период рабочего хода оказывается свободной

от нагрузок: усилие деформации воспринимается

в виде растягивающей силы верхним звеном коле-

на. При уменьшении числа промежуточных деталей

и их стыков, находящихся под нагрузкой, значи-

Рис. 1.23. Схема криво-

шипного механизма (а)

и сравнительные кривые

хода ползунов (б) кри-

вошипного (7), криво-

шипно-коленного (2) и

модифицированного кри-

вошипно-коленного (3)

прессов

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

тельно увеличивается жесткость пресса и, следовательно, точность штам-

повки. Во-вторых, привод пресса - нижний, и это повышает устойчивость

пресса на фундаменте, уменьшает вибрации, снижает шум в цехе.

Прессы с модифицированным кривошипно-коленным механизмом выпус-

кают с

ном

= 630 кН... 10 МН.

1.13. Горизонтально-ковочные машины

Горизонтально-ковочные машины предназначены для штамповки поковок

типа стержень с головкой, высаживаемой в торец, и поковок с поднутрениями

в одной или двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Особенности штам-

повки таких поковок обусловливают особенности устройства штампов. Штампы

ГКМ в отличие от молотовых и прессовых должны иметь разъемы в двух взаим-

но перпендикулярных плоскостях: во-первых, главный разъем по плоскости

смыкания подвижных частей рабочего инструмента (пуансоны, прошивни), за-

крепленных на главном (высадочном) ползуне и передающих активную на-

грузку от привода, и, во-вторых, разъем по плоскости смыкания подвижной

и неподвижной половин матрицы.

Смыкание с образованием рабочих полостей ручьев и раскрытие матрицы

осуществляются при помощи целевого механизма зажима, на конечном звене

которого - зажимном ползуне - закреплена подвижная половина матрицы; не-

подвижная половина матрицы находится в гнезде станины ГКМ.

Учитывая, что штамповка происходит в условиях ограниченного течения

металла, когда для четкого оформления конфигурации поковки не требуется

создания подпора в виде развернутого заусенца, поглощающего избыток метал-

ла, в штамп ГКМ должна быть задана заготовка с объемом, точно соответст-

вующим объему полости ручья. Это тем более важно, что штамповку на ГКМ

для повышения производительности труда часто ведут не от мерной заготовки, а

от прутка, рассчитанного на несколько поковок. Для того чтобы точно устано-

вить длину заданной заготовки, в машине предусмотрен специальный ограничи-

тель подачи - передний или задний упор.

У большинства ГКМ современных моделей в качестве главного исполнитель-

ного применяют дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм. Не обладая

особыми кинематическими свойствами по сравнению с аксиальным механизмом,

применяющимся у машин малых размеров, он способствует лучшему направле-

нию главного ползуна. В редких случаях главный исполнительный механизм вы-

полняют в виде кривошипно-кулисного механизма с прямой кулисой. Достоинство

этой схемы - жесткое направление ползуна, являющегося корпусом кулисы. Вме-

сте с тем изготовление и ремонт машины при этом усложняются.

Горизонтально-ковочные машины с вертикальным разъемом матриц.

В машинах с вертикальным разъемом матриц применяют следующие кинемати-

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Рис. 1.24. Кинематические схемы кривошипно-рычажного двухклинного (а),

кривошипного рычажно-коленного (б) и кулачкового ползунно-коленного (в)

механизмов зажима

ческие схемы механизмов зажима: кривошипно-рычажные двухклинные, кри-

вошипные рычажно-коленные, кулачковые ползунно-коленные.

Механизм зажима первого типа (рис. 1.24, а), компактный по своим габа-

ритным размерам, нашел применение в небольших машинах. Механизм работа-

ет следующим образом. Концевой кривошип 1 главного вала за время полного

оборота приводит в качательное движение звено 2 и далее при помощи тяги 4

в возвратно-поступательное движение боковой ползун 3, образующий совместно

с зажимным 5 клиновую пару. Благодаря этому при движении бокового ползуна

вперед зажимный ползун перемещается в направлении смыкания матриц. Для

обратного движения зажимного ползуна служит прямоугольный зуб б, обра-

зующий с ним обратную клиновую пару.

В механизме зажима второго типа (рис. 1.24, б) привод зажимного ползуна 2

осуществляется от высадочного ползуна 1 главного механизма через систему

качающихся рычагов и колено 3.

Зажимный ползун в машинах, выполненных по двум рассмотренным схе-

мам, в течение рабочего хода фактически не стоит на месте в своем крайнем

левом положении: он то приближается к этому положению, то удаляется от

него.

Подобное явление на производстве называется «дыханием» зажимного

ползуна. При достаточно большом «дыхании» между матрицами возникает за-

зор,

в который может вытечь металл при высадке с образованием продольного

заусенца по длине поковки. Кроме того, вследствие «дыхания» нарушается

правильность сечений полостей ручьев штампа, что приводит к искажению

формы поковки, нарушению характера течения металла и к поломкам инст-

румента.

Г л ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Десятизвенный механизм, применявшийся в старых моделях машин, имеет

двукратное «дыхание» в течение одного высадочного хода главного ползуна.

При этом колено дважды распрямляется вследствие перехода слева направо

средним шарниром оси движения зажимного ползуна. Длина перехода достигает

мм и вызывает образование зазора между матрицами, равного 0,2...0,3 мм,

что совершенно недопустимо.

Наиболее высокая точность движения зажимного ползуна в смысле полно-

го выстаивания в крайнем положении в период рабочего хода главного ползу-

на может быть обеспечена механизмом, в основе которого лежит кинема-

тическая цепь третьего типа (рис. 1.24, в). Особенностью этой цепи является

применение кулачков с профилем, удовлетворяющим требованиям заданного

закона движения.

Лучшим считается привод зажимного механизма от двух кулачков прямого

и обратного ходов. По этому принципу функционируют машины современных

моделей, в том числе отечественные средних и больших размеров. Машины с

одним кулачком, обеспечивающим прямой и обратный ход, почти не вы-

пускают.

Зажимный механизм в этом случае работает следующим образом. Дви-

жение кулачков прямого 2 и обратного 3 ходов, посаженных на главном

валу, через ролики прямого 4 и обратного / ходов передается боковому

ползуну 5, движущемуся возвратно-поступательно. Боковой ползун через

шатун 6 связан с коленом 8. При его ходе вперед происходит распрямление

колена и зажимный 7 ползун перемещается в направлении смыкания мат-

риц. При ходе бокового ползуна назад колено ломается и зажимный ползун

раскрывает матрицы. Для полного смыкания матриц нет необходимости вы-

тягивать в линию звенья колена. При трении в шарнирах распор будет на-

дежным при тупом угле между осями звеньев колена: это облегчает обрат-

ный ход ползуна 7.

ГКМ с вертикальным разъемом матриц, предназначенные для универсаль-

ной технологии, представляют собой горизонтальные двухстоечные однокриво-

шипные закрытые прессы с открытым приводом. Слева от главного испол-

нительного механизма расположен привод механизма зажима и собственно

зажимный ползун, передвигающийся вдоль фронта станины.

Основные параметры и размеры ГКМ общего назначения с одной под-

вижной матрицей и Р

ном

= 1 ... 31,5 МН при ходе высадочного ползуна

тахвыс

= 180...700 мм и числе ходов я = 95...21 в минуту регламентированы

ГОСТ

7023.

Перемещение зажимного ползуна определяется необходимостью

извлечь поковку из машины и поэтому возрастает нелинейно при увеличе-

нии хода высадочного ползуна. Согласно ГОСТу, «У

тах3

аж

(0,33 ...0,50)

maxBUC

Станины малых и средних машин изготовляют цельнолитыми, а крупных -

разъемными из двух отливок (передней и задней с вертикальным разъемом). Обе

половины разъемной станины стягивают верхними и нижними продольными

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

болтами или планками. Для увеличения жесткости у средних машин с цельной

станиной сверху имеются горизонтальные стяжки. С фронтальной стороны ста-

нины сделан вертикальный вырез, обеспечивающий доступ к инструменту. В сов-

ременных конструкциях ГКМ опоры промежуточного вала вынесены в заднюю

часть станины и сделаны открытыми.

К главному исполнительному механизму ГКМ, как и у КГШП, предъявля-

ют повышенные требования по жесткости и точности движения, что и опреде-

ляет конструкцию его деталей: короткий шатун с постоянной длиной, хобо-

тообразный ползун с двойным направлением и массивный одноколенчатый

(реже эксцентриковый) вал.

Привод машин осуществляется от электродвигателя, установленного на специ-

альном кронштейне станины, через одноступенчатую передачу у быстроходных

малых или двухступенчатую передачу у средних и крупных машин.

Современные модели машин всех размеров оборудуют пневматическими

дисковыми муфтами и ленточными тормозами, установленными, как правило, на

приемном валу. В мощных машинах муфту и тормоз располагают на главном ва-

лу. Это улучшает приработку зубчатых колес и облегчает условия работы муфты

при пуске и тормоза при остановке, но приводит к увеличению ее размеров.

Особое место в системе ГКМ занимают устройства предохранения от пере-

грузки по зажимному ползуну. Перегрузка может возникать вследствие непра-

вильной, случайной установки прутка между плоскостями матриц. В этом

случае жесткая кинематическая связь в приводе зажимного ползуна требует,

чтобы матрицы сомкнулись, чему однако препятствует пруток между матрица-

ми.

Если не предусмотреть специального предохранительного устройства в сис-

теме зажима, то возможна поломка машины.

Зажимный механизм и его предохранитель работают следующим образом

(рис.

1.25).

Когда пруток вставлен и правильно зажат, вся левая часть меха-

Рис. 1.25. Кинематическая схема зажимного механизма защиты от перегрузки

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

низма за точкой D в период остановки зажимного ползуна свободна от нагру-

зок. При зажиме прутка между матрицами эта точка не может дойти до своего

крайнего положения - точки Е, и останавливается где-то раньше (на расстоя-

нии а). Однако боковой ползун продолжает двигаться, и его перемещение

должно передаваться всей рычажной системе. Тогда при неподвижной точке D

и двигающемся боковом ползуне начнется поворот рычагов ABC и KJL около

центров В и J. При этом нижнее плечо рычага KJL будет отходить от стенки

бокового ползуна и сжимать цилиндрическую многорядную пружину, имею-

щую предварительную затяжку Р

зш

. Сила затяжки должна соответствовать си-

ле зажима Р

заж

. Если сила зажима превысит расчетную, должна сработать вся

система предохранения.

Сила зажима Р

заж

должна быть настолько большой, чтобы предупредить вы-

талкивание прутка из матрицы при высадке:

Рзаж = (0,30...0,35)Р

ном

На эту нагрузку рассчитывают всю рычажную систему предохранительного

устройства, за исключением звеньев DM и DF. Последние два звена воспри-

нимают полную силу распора.

Горизонтально-ковочные машины с горизонтальным разъемом матриц.

Значительный интерес представляют машины с горизонтальным разъемом мат-

риц, на которых заготовка перемещается из ручья в ручей в горизонтальной

плоскости, что не только облегчает условия труда, но и позволяет применять

широкую механизацию и автоматизацию технологических процессов. Главный

исполнительный механизм этих машин - кривошипно-ползунныи с высадочным

ползуном, передвигающимся в горизонтальной плоскости. Зажимный ползун со-

вершает качательное или возвратно-поступатель-

ное движение в вертикальной плоскости.

В кинематической схеме зажимного меха-

низма первого типа верхняя траверса 2, предна-

значенная для клещевого зажима заготовки,

представляет собой рычаг II рода, шарнирно ук-

репленный на станине (рис.

1.26).

Качание тра-

версы осуществляется при помощи коленно-

рычажного механизма 1 с приводом от третьей

точки главного шатуна 3. Сила распора в период

рабочего хода воспринимается массивной стяж-

кой коленно-рычажной пары. Хотя в процессе

Рис 1Ж

Кинематическая схе-

зажима при высадке на машинах этого типа име-

ма заЖ

имного механизма ГКМ

ет место «дыхание», доступность штампов пере-

горизонтальным разъемом:

крывает этот недостаток благодаря широким

- коленно-рычажный механизм;

возможностям механизации и автоматизации.

- верхняя траверса;

шатун

Раздел I.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Кинематическая цепь зажимного механизма второго типа подобна цепи ку-

лачкового ползунно-коленного механизма у обычных машин, но в машинах с го-

ризонтальным разъемом матриц он расположен над главным механизмом.

Кулачки прямого и обратного хода посажены на самостоятельном распредели-

тельном валу, получающем движение от главного привода через зубчатую пару,

передаточное число которой и

1. Движение кулачков через ролики сообщается

верхнему ползуну, а от него колену. При распрямлении колена зажимный пол-

зун движется вниз и смыкает матрицы, если колено ломается, зажимный ползун

поднимается вверх и раскрывает матрицы.

1.14. Прессы-автоматы для объемной штамповки

Группа кривошипных прессов-автоматов для объемной штамповки по тех-

нологическому назначению включает прежде всего машины для производства

стержневых деталей с головкой (болты, винты и т. п.), шариков и гаек. Обработ-

ка металла на прессах-автоматах происходит в условиях холодной и горячей де-

формации в зависимости от размеров штампуемого изделия.

Не разбирая все схемы и особенности конструкции прессов-автоматов для

объемной штамповки, выясним, каким образом усложняется структура от неавто-

матизированной машины к многооперационному автоматическому прессу. Рас-

смотрим, например, холодновысадочные автоматы, развитие которых шло в на-

правлении от ГКМ к одно-, двух- и трехударным прессам-автоматам.

Структура и кинематика холодновысадочных автоматов определена двумя

технологическими факторами: во-первых, длиной стержневой части изделия

и, во-вторых, объемом и сложностью высаживаемой головки.

Первый фактор обусловливает особенности удаления отштампованного изде-

лия из рабочей полости инструмента и перенос мерной заготовки на линию вы-

садки. Для коротких стержней можно применить жесткий выталкиватель, для

длинных ход выталкивателя возрастает и создает неудобства в его работе, поэто-

му изделие следует удалить при помощи разъемной матрицы.

Второй фактор связан с тем, что на образование головки необходима заго-

товка длиной более двух диаметров, а кроме того, при штамповке изделий со

сложной формой головки осуществить качественную высадку за один удар не-

возможно из-за возникновения зажимов. Поэтому высадка производится за два

или три перехода (в два или три удара): в первом при помощи пуансона с кони-

ческой рабочей полостью металл набирают и подготовляют его для дальнейшей

высадки, во время второго и третьего происходит предварительное и оконча-

тельное оформление головки изделия.

Принципиальная схема одноударного холодновысадочного пресса-автомата

с разъемной матрицей, предназначенного для высадки метизов с длиной стерж-

ня более восьми диаметров исходной заготовки, показана на рис. 1.27.

Г л ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Рис. 1.27. Принципиальная схема одноударного холодновы-

садочного пресса-автомата

разъемной матрицей

Автомат имеет следующие механизмы: привод, состоящий из электродвигателя

и клиноременной передачи; главный исполнительный механизм высадки головок;

целевой рабочий механизм отрезки и зажима заготовки; целевые вспомогательные

механизмы подачи заготовок и поворотного упора (ограничитель подачи). Циклич-

ность работы одноударного пресса-автомата определяет циклограмма (рис.

1.28).

После окончания предыдущего цикла (см. рис. 1.28) главный ползун 12 начи-

нает отход в крайнее заднее положение. Сомкнутые полуматрицы 9 и 10 после

некоторого времени выстаивания на линии высадки начинают отход на линию

подачи при

ос =

320°. При угле поворота кривошипного вала 15 а

270° начинает-

ся подача проволоки или прутка при помощи прерывисто вращающихся роликов

7 и 2. В ходе подачи происходит выталкивание изделия, отштампованного в пре-

дыдущем цикле.