metod416

21.4 Порядок выполнения работы

21.4.1Ознакомьтесь с принципом работы гидравлических прессов, а также с устройством и работой пресса 1Д2037.

21.4.2Руководствуясь таблицей 21.1 и разделом 21.2, рассчитайте показания манометра пресса для достижения заданного удельного усилия при обработке конкретной заготовки определенной формы и размеров (задание выдается преподавателем).

21.4.3Под наблюдением лаборанта или преподавателя включите пресс.

Для этого:

а) закройте с обоих сторон пресса ограждающие створки; б) нажмите на пульте управления кнопку «Двигатель пуск»;

в) нажмите кнопку «Ползун вниз». После опускания ползуна на 100200 мм отпустите кнопку (это задание по указанию преподавателя может быть видоизменено. Если на прессе закреплены части штампа или прессформы, то студенты могут опустить ползун до соприкосновения верхней и нижней частей прессового инструмента и, наблюдая за показаниями манометра, достичь заданного усилия).

г) нажмите кнопку «Ползун вверх». Отпустите кнопку. д) нажмите кнопку «Двигатель стоп».

21.5 Содержание отчёта

21.5.1 Цель работы.

21.5.2 Принцип действия гидравлических прессов и их назначение. 21.5.3 Схема гидравлического пресса.

21.5.4 Расчет усилия прессования (штамповки) заданного изделия при данном удельном усилии.

21.6 Контрольные вопросы

21.6.1На каком принципе основано действие гидравлических прессов?

21.6.2Каковы области применения гидравлических прессов?

21.6.3Какие основные сборочные единицы входят в конструкции гидравлического пресса?

21.6.4Как обеспечивается безопасная работа на гидравлических прес-

сах?

21.6.5По какой формуле производится расчет усилия прессования?

252

22 Лабораторная работа № 22

Изучение устройства и принципа действия кривошипного пресса

22.1 Цель работы

Ознакомление с устройством, принципом действия и назначением кривошипного пресса и приемами его паспортизации.

22.2 Общие сведения

Каждая кузнечно-штамповочная машина в своей структуре содержит три главных механизма: двигательный (двигатель), передаточный и исполнительный.

Воспринимая энергию носителя, двигатель превращает ее в кинетическую энергию передаточного и исполнительного механизмов или в в потенциальную энергию передаточного рабочего тела.

Носителем энергии, или рабочим телом, в двигательных механизмах современных кузнечно-штамповочных машин является пар, газ, жидкость или электричество.

Привод по типу может быть индивидуальным или групповым.

Основная характеристика передаточного механизма определяется способом осуществления связи исполнительного органа с двигателем. Различают жесткую механическую связь, или связь через упругий элемент конструкции машины, и нежесткую связь, осуществляемую рабочим телом (пар, газ, жидкость, электромагнитное поле). В некоторых типах машин в период рабочего хода эта связь прерывается.

Преобразование кинетической энергии или потенциальной в ме- ханическую работу пластической деформации осуществляется при помощи движения рабочих органов, которыми в кузнечно-прессовых машинах могут быть: ползун, коромысло, траверса, баба, валки, ролики и т. п., в кривошипном прессе это ползун и исполнительные механизмы штампов.

Воздействие исполнительного механизма на обрабатываемый металл имеет периодический или непрерывный характер, а отдача накопленной энергии обрабатываемому металлу осуществляется нажимом или ударом.

Рабочие органы кузнечно-штамповочных машин могут совершать:

а) возвратно-поступательное прямолинейное или криволинейное движение;

б) качательное движение; в) вращательное движение.

В зависимости от связей в передачах изменение скорости рабочего органа в период рабочего хода может быть заданным в условиях жестких механических связей, или произвольным, зависящим от субъективных факторов, при нежестких связях.

253

22.3 Характеристика кузнечно-прессовых машин

Современное кузнечно-штамповочное производство (КШП) оснащается новым оборудованием, представляющим собой автоматизированные и роботизированные комплексы, автоматы, уникальные кузнечно-прессовые машины, специальное оборудование, но основным оборудованием КШП остаются молоты и прессы.

Все кузнечно-штамповочные машины по характеру изменения скорости движения деформирующего инструмента в интервале рабочего хода могут быть разделены на пять групп (рисунок 22.1).

v max - максимальная скорость движения подвижных частей; t p - время рабочего хода подвижных (рабочих) частей

Рисунок 22.1 – Классификация кузнечно-прессовых машин по кинематике рабочего хода

К первой группе относят молоты. Они являются машинами ударного действия и имеют нежесткую характеристику изменения скорости движения деформирующего инструмента. Время рабочего хода изменяется в зависимости от сопротивления материала заготовки деформированию, а скорость инструмента изменяется от max до 0.

Ко второй группе относят гидравлические прессы и машины, имеющие нежесткую характеристику изменения скорости деформирующего инструмента. Рабочий ход этих машин может начинаться со скорости, равной нулю, или со скорости близкой, к максимальной скорости. Это машины статического действия.

254

Ктретьей группе относят кривошипные машины с жесткой характеристикой изменения скорости движения деформирующего инструмента (от max до 0). Характеристика изменения скорости зависит от кинематики кривошип- но-шатунного механизма машины.

Кчетвертой группе относят машины ротационного типа (ковочные вальцы и ротационно-ковочные машины), частота вращения деформирующего инструмента у этих машин постоянна.

Кпятой группе относят импульсные штамповочные машины и машины для гидравлической, пневматической и вакуумной штамповки. Они также имеют нежесткую характеристику изменения скорости движения деформирующего инструмента за очень короткое время.

Время одного рабочего цикла машин складывается из трех величин времени хода деформирующего инструмента из крайнего положения до мо-

мента соприкосновения с обрабатываемой заготовкой (t1), времени рабочего хода (tp) и времени возвратного хода инструмента в исходное положение (t2):

tц = t 1+ tp + t2,

где tц - время рабочего цикла машины;

t1 - время хода деформирующего инструмента из крайнего положения до момента соприкосновения с обрабатываемой заготовкой;

tp - время рабочего хода деформирующего инструмента;

t2 - время возвратного хода инструмента в исходное положение.

В свою очередь, машины в каждой группе классифицируются по технологическому, конструктивному и другим признакам и характеризуются следующими основными параметрами и размерами.

-молоты – массой падающих частей, величиной хода ударных частей, энергией удара и размерами штампового пространства;

-гидравлические прессы – номинальным усилием, давлением рабочей жидкости, наибольшим ходом ползуна пресса;

-кривошипные машины – номинальным усилием, ходом ползуна, соответствующим этому усилию, полным ходом ползуна, числом ходов ползуна в минуту, размерами штампового пространства и др;

-машины ротационного типа - частотой вращения деформирующего инструмента. Ковочные вальцы характеризуются также расстоянием между валками и их диаметром. Ротационно-ковочные машины – максимальным диаметром обрабатываемой заготовки, числом ударов бойков в минуту.

Все кузнечно-штамповочные машины характеризуются размерными, линейными, скоростными, энергетическими и массовыми параметрами.

Главные размерные параметры: основные технологические линейные параметры, число ходов, масса и в случае необходимости энергетические параметры составляют содержание стандартов «Основные размеры и параметры» и, следовательно, являются основой установления технических характеристик для различных типов машин.

255

22.4 Кривошипные прессы

На прессах в отличие от молотов обрабатывают заготовку безударным давлением. Прессы применяют для прессования, гибки, правки, резки, выдавливания и вытягивания листового металла, а также соединения деталей под большим давлением. Кривошипные прессы составляют большую часть кузнечно-прессового оборудования и их подразделяют на прессы для горячей (кривошипные горячештамповочные прессы КГШП) и для холодной штамповки.

22.4.1 Кривошипные горячештамповочные прессы

В крупносерийном и массовом производстве все большее предпочтение отдается штамповке на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП), как наиболее прогрессивному способу получения поковок. Поэтому современные штамповочные цехи машиностроительных заводов оснащены главным образом кривошипными горячештамповочными прессами (КГШП). Применение этих прессов по сравнению с молотами дает такие важные преимущества, как отсутствие вибраций и сотрясение почвы, меньшие фундаменты. Более высокий эксплуатационный коэффициент полезного действия, большую от 30 до 50 % производительность и точность поковки (до 0,2 мм), меньшие штамповочные уклоны около 20. Допустима более низкая квалификация штамповщика. И самое важное, большие возможности механизации и автоматизации штамповочных работ и улучшение условий труда рабочих.

Условия деформации на прессах отличаются от условий деформации на молоте.

Во-первых, отличается большой разницей в скорости деформирующего инструмента (у КГШП она составляет до 0,5 м/с, у молота - до 20 м/с, что до 40 раз меньше скорости инструмента в момент удара на молотах) и это, по существу, указывает на неударный характер работы пресса.

Во-вторых, вследствие наличия у прессов строго фиксированной величины хода ползуна.

Горячая штамповка на кривошипных прессах выполняется в открытых, с образованием в плоскости разъема штампа заусенца, и в закрытых штампах. Вместе с тем на этих прессах выполняют штамповку выдавливанием, штамповку прошивкой и различные комбинированные операции.

Наличие в обеих частях штампа выталкивателей обеспечивает уменьшенные штамповочные уклоны до 10, против уклонов от 70 до 100 для молотовых штампов позволяют снижать припуски на механическую обработку и повышать коэффициент использования металла.

Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) выпускают усилием от 6,3 до 100 МН. Они успешно заменяют паровоздушные штамповочные молоты.

256

КГШП имеет массивную сварную или литую станину, так как усилие штамповки передается на нее и для предотвращения деформаций станина должна быть и массивной и прочной.

Кинематическая схема и общий вид КГШП показана на рисунке 22.2.

а - кинематическая схема; б - общий вид 1 – электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 – маховик;

4 –промежуточный вал; 5 – малая и большая шестерни; 6 – кривошипный вал; 7 – шатун; 8 –муфта; 9 – клин стола; 10 – ползун; 11 – тормоз кривошипа и маховика; 12 – верхняя часть штампа; 13 – нижняя часть штампа

Рисунок 22.2 – Кривошипный горячештамповочный пресс усилием 16 МН

От электродвигателя 1 посредством клиноременной передачи 2 вращается маховик 3 и промежуточный вал 4. Посредством малой и большой шестерен 5 и муфты 8 с вала 4 вращение передается на кривошипный вал 6, а посредством шатуна 7 ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение. Верхняя (подвижная) часть штампа 12 прикреплена к ползуну 10, а нижняя (неподвижная) часть штампа 13 – к столу 9.

Стол 9 пресса имеет специальное клиновое устройство для регулировки расстояния между штампами 12 и 13 в крайнем нижнем положении ползуна 10 пресса (закрытой высоты). В ползуне и в столе пресса помещаются вытал-

257

киватели, приводящиеся в действие от кривошипного вала и служащие для удаления поковки из штампа.

Характерным для КГШП является то что движение ползуна подчинено определенному закону – каждому углу поворота кривошипного вала соответствует вполне определенная скорость и положение ползуна по высоте. Следовательно, ползун пресса имеет постоянную величину хода и определенное нижнее и верхнее положение. Это обеспечивает более точные размеры изделия по высоте, чем при штамповке на молоте, но в то же время штамповку в каждом ручье производят только за один ход ползуна пресса.

Включение и выключение кривошипно-шатунного механизма осуществляется пневматической многодисковой фрикционной муфтой 8, а остановка – при помощи тормозов 11. Управление прессом кнопочное и педальное.

22.4.2 Кривошипные прессы для листовой штамповки

Для листовой штамповки находят широкое применение механические прессы меньшего усилия. Они подразделены на два класса. Прессы с параллельным и перпендикулярным к фронту пресса расположением вала.

Прессы первого класса по схеме близки к КГШП и их представители показаны на рисунке 22.3 (с механической и пневматической фрикционной муфтой).

1 – станина; 2 - стол; 3 - маховик; 4 - электродвигатель; 5 - насос смазки; 6 – аппарат управления; 7 - ползун; 8 - воздухопровод; 9 - пульт с кнопками включения; 10 - шкаф; 11 - педаль управления

Рисунок 22.3 - Вид кривошипного пресса номинальным усилием 160 кН марки КД2122Е с наклоняемой (1 – станина; 2— маховик; 3 – стол; 4 - кнопки управления) и ненаклоняемой станиной

258

22.4.3 Эксцентриковый пресс

В эксцентриковом прессе другая, нежели у КГШП конструкция. Станина выполнена из чугуна и имеет жесткую коробчатую форму. В ее верхней части выполнены отверстия, в которых помещены буксы с запрессованными в них бронзовыми втулками, служащими подшипниками эксцентрикового вала. Вид такого пресса показан на рисунке 22.4.

1 – станина; 2 - кривошипный вал; 3 – шатун; 4 – ползун

Рисунок 22.4 - Вид кривошипного эксцентрикового пресса

Спереди на специально обработанных поверхностях станины крепятся призматические направляющие, по ним перемещается ползун, являющийся рабочим органом, к которому крепится верхняя часть штампа. Ползун соединен с эксцентриковым валом с помощью разъемного шатуна. В пазу ползуна имеется планка выталкивателя. Крышка шатуна крепится шпильками.

В шатун снизу ввернут регулировочный винт, шаровая головка которого находится между опорой (подпятником) и вкладышем. Опорой подпятника служит предохранительная шайба, рассчитанная на разрушение при перегрузке пресса. Меняя радиальное положение эксцентриковой втулки на валу, можно менять длину хода соединенного с шатуном ползуна в пределах от 5 до 55 мм. При регулировании эксцентриковая втулка выводится из зубчатого зацепления вращением гайки (при этом во избежание смещения шатуна между ним и буксой станины вкладывается деревянная опора). Вращая эксцентриковую втулку, устанавливают необходимую длину хода ползуна.

Штамп крепится к ползуну за хвостовик прижимом, с помощью двух шпилек с гайками. Размер штампового пространства регулируют винтом и фиксируют стопорными втулками.

259

Привод эксцентрикового вала пресса осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу, маховик, смонтированный на правом конце вала. В маховик вмонтированы муфта-тормоз, являющиеся важным элементом пресса, обеспечивающим синхронность перемещения и остановку ползуна пресса строго в верхней мертвой точке. Нижний предел регулирования штампового пространства ограничивается фиксатором.

После регулирования длины хода ползуна и штампового пространства фиксируют верхнюю мертвую точку ползуна.

Прессы могут осуществлять одиночные ходы, толчковые, применяющиеся при наладке штампов, и непрерывные, необходимые при автоматизации процесса штамповки. Число непрерывных ходов, совершаемое ползуном в минуту, зависит от усилия пресса и колеблется от 140 до 35, уменьшаясь с возрастанием усилия пресса.

Для правильного и наиболее полного использования кузнечно- штамповочного оборудования необходимо иметь четкое представление о технологических возможностях этого оборудования. Документом, где содержатся такие исчерпывающие данные, является паспорт кузнечноштамповочной машины. Паспорт машины служит основой при разработке технологического процесса и определения производительности при выполнении заданной операции; он используется также конструктором, проектирующим штамповую оснастку. Кроме того, сведения по конструкции машины (принципиальная кинематическая или гидравлическая схемы, спецификация зубчатых колес, данные о приводе, типе и конструкции предохранительных устройств и т. д.) используются при обслуживании и ремонте. Паспорт содержит данные об основных размерах машины, допустимых усилиях и допускаемой работе деформации, об удобстве обслуживания.

22.5 Порядок выполнения работы

22.5.1Ознакомиться с устройством и принципом действия кривошип-

ного пресса.

22.5.2Определить три главных механизма структуры изучаемого пресса. Составить его техническую характеристику.

22.5.3Снять штамп с пресса и определить установочные размеры и произвести расчеты.

22.5.4Составить кинематическую схему пресса и отчет по работе.

22.6 Содержание отчета

В отчете необходимо указать цель работы, дать полное наименование машины и ее модели, техническую характеристику машины, кинематическую схему машины, краткое описание принципа действия и устройства машины, указать двигательный, передаточный и исполнительный механизмы машины.

260