Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

В зависимости от количества кривошипов (эксцентриков) и соответственно количества шатунов различают одно- и многокривошипные прессы (одно- и мно­ гошатунные или многоточечные). Многошатунная подвеска ползуна улучшает условия его работы и допускает нецентральную нагрузку при рабочем ходе.

Существенное различие между кривошипными прессами связано со струк­ турой кинематической схемы привода, передающего движение от электродвига­ теля к главному валу исполнительного механизма пресса. В быстроходных прес­ сах, где общее передаточное число невелико, оказывается достаточным одной или двух ступеней передач. В тихоходных прессах с малым числом ходов ползуна для значительного уменьшения частоты вращения от электродвигателя до главного вала предусматривают от двух до четырех ступеней передач.

Различия в кинематике привода кривошипных прессов связаны также с не­ обходимостью передачи движения у однокривошипных прессов от электродви­ гателя на две стороны главного вала, а у многокривошипных прессов - нес­ кольким валам.

В зависимости от места расположения привода на станине различают прес­ сы с верхним и нижним приводом.

1.4. Универсальные листоштамповочные прессы простого действия

Группа кривошипных прессов простого действия включает наибольшее ко­ личество типов машин по технологическому назначению. Различаясь между со­ бой конструкциями главных узлов и деталей, а также архитектурным оформле­ нием, прессы простого действия имеют элементарную схему с одним главным исполнительным механизмом той или иной модификации.

Универсальные листоштамповочные прессы простого действия предназна­ чены для выполнения операций вырубки, неглубокой вытяжки, гибки и др. Их конструкции могут быть одностоечными открытого типа и двухстоечными от­ крытого и закрытого типа.

Кривошипные одностоечные прессы. Различают прессы с неподвижным столом, с передвижным столом и с рогом. Предназначены они для выполнения различных операций холодной штамповки. Параметры и основные размеры этих прессов приведены в ГОСТ 9408.

Станина у большинства прессов литая чугунная с одной стойкой или сварная из стальных листов. Кривошипный вал расположен перпендикулярно к фронту пресса на двух опорах скольжения. Прессы выполняют с регулируемым ходом ползуна путем поворота эксцентриковой втулки на кривошипе.

Согласно ГОСТ 9408, конструкция пресса (кроме прессов с передвижным столом и рогом) должна предусматривать возможность установки механизмов автоматической подачи заготовок и прижимных подушек.

20

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Кривошипные двухстоечные прессы открытого типа. Различают накло­ няемые и ненаклоняемые одно- и двухкривошипные прессы.

Основные параметры и размеры однокривошипных двухстоечных прессов открытого типа с Рном = 25 кН...2,5 МН регламентированы ГОСТ 9408. Станина прессов этого типа - С-образной формы, двухстоечная, отлитая из чугуна заодно со столом. Для повышения жесткости пресса станину по зеву иногда стягивают болтами. Наклон станины осуществляют вручную подъемным ме­ ханизмом с фиксацией специальными болтами. Обычно жесткой фиксации под­

Сравнивая конструкции открытых прессов, можно отметить их преимущест­ ва и недостатки. Например, в одностоечных прессах поперечное расположение кривошипного вала затрудняет отбор мощности для привода механизмов подач, тогда как в двухстоечных прессах этот недостаток устранен. Однако возмож­ ность изменения закрытой высоты при помощи перестановки стола в односто­ ечных прессах расширяет их технологические возможности и позволяет при­ менять для обработки отдельных участков крупногабаритных штамповок. Хотя наклоняемая станина несколько усложняет конструкцию пресса, зато облегчает удаление штампованых изделий и отходов, сваливающихся в тару по наклонной плоскости стола под действием силы тяжести.

Наряду с однокривошипными в промышленности применяют двухкриво­ шипные прессы открытого типа (ГОСТ 9222). Основная их особенность - уве­ личенные размеры стола и ползуна.

Кривошипные двухстоечные прессы закрытого типа. Это наиболее об­ ширная группа, состоящая из одно-, двух- и четырехкривошипных прессов.

Отличительная особенность прессов этой группы - наличие закрытой станины рамного или арочного (устаревшие конструкции) типа, ограничивающей доступ к штамповому пространству. Повышенная жесткость конструкции и симметричная упругая деформация станины закрытого типа способствуют не только изготовле­ нию более точных штамповок, но и повышают стойкость инструмента.

Кривошипные двухстоечные прессы закрытого типа изготовляют в двух мо­ дификациях: с повышенным числом ходов и нормальным ходом - быстроходные прессы; с нормальным числом ходов и увеличенным ходом - тихоходные прес­ сы. Конструкция станины прессов всех типоразмеров предполагает возможность установки прижимных подушек.

Основные параметры и размеры однокривошипных закрытых прессов от 1,6 до 25 МН регламентированы ГОСТ 10026.

Прессы с коленчатым валом или шестеренно-эксцентриковым приводом, распо­ ложенным перпендикулярно к фронту пресса, изготовляют с закрытым приводом.

21

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Двухкривошипные прессы предназначены для штамповки крупных деталей из листа. От однокривошипных они отличаются размерами штампового про­ странства. Основные параметры и размеры двухкривошипных закрытых прессов от 1 до 31,5 МН регламентированы ГОСТ 7766.

Двухкривошипные прессы с закрытым приводом в типовом исполнении встре­ чаются в двух модификациях: с двумя шестернями-эксцентриками с непосредст­ венной подвеской ползуна к шатуну и с двумя шестернями-эксцентриками с под­ веской ползуна к шатуну через плунжер. Первая модификация двухкривошипных прессов в настоящее время наиболее распространена, так как обеспечивает требуе­ мую точность хода и жесткость конструкции. Плунжерная подвеска ползуна по­ средством уплотнений в грундбуксах плунжеров позволяет полностью герме­ тизировать верхнюю траверсу пресса и погрузить зубчатые колеса привода в масляную ванну. Однако конструкция пресса при этом усложняется, а его высота увеличивается. В уникальных прессах, где важным фактором является удлинение межремонтного цикла, применение плунжерной подвески целесообразно.

Производство крупногабаритных деталей автомобилей, самолетов и т. п. поставило особые требования в отношении точности направления ползуна. Для предотвращения перекоса применяют четырехточечную подвеску ползуна при помощи четырех шатунов, расположенных по углам ползуна. При такой конструкции пресса центр давления всегда лежит внутри четырехугольника, образованного точками подвески. Другое отличие четырехкривошипных прес­ сов (ГОСТ 16267) по сравнению с двухкривошипными - увеличенные размеры штампового пространства по закрытой высоте и в плане.

Прижимные подушки. При применении листоштамповочного пресса прос­ того действия для вытяжки полых изделий из листа необходимо обеспечить прижим металла в процессе деформации, в противном случае на боковой по­ верхности изделия появляются складки.

Работа пресса простого действия с установленным на нем вытяжным штампом показана на рис. 1.4. Вытяжная матрица 8 с выталкивателем 7 через державку 6 за­ креплена на ползуне 3 главного исполнительного механизма, представляющего со­ бой обычный кривошипно-ползунный механизм с ведущим кривошипом 7 и ша­ туном 2. К корпусу штампа 77, установленному на столе 72, жестко закреплен вытяжной пуансон 10, который остается неподвижным все время работы. С нижней стороны стола подвешена пневматическая подушка с неподвижным цилиндром 75, двумя подвижными поршнями 77 и штоком 16. Движение поршней через упорную плиту 14 и толкатели 13 передается прижимному кольцу 9, которое в начальный момент вытяжки расположено на уровне верхней кромки пуансона.

При включении пресса на рабочий ход ползун опускается вниз и через вы­ тяжную матрицу перемещает вниз поршни подушки, которые, опускаясь, сжи­ мают воздух. Давление в цилиндре повышается, и происходит обратный сброс излишка воздуха в ресивер 20. При значительном превышении заданного давле­ ния в цилиндре и ресивере срабатывает предохранительный клапан 18.

22

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

22 23 24

21

Рис. 1.4. Кинематическая схема кривошипного листоштамповочного пресса с прижимной подушкой

Подача воздуха от сети управляется регулятором давления 22, обеспечи­ вающим впуск в ресивер воздуха постоянного давления. Таким образом обеспе­ чивается постоянство силы прижима в течение всего рабочего хода ползуна. Для предупреждения обратного перепуска воздуха из ресивера в сеть в схеме установ­ лен обратный клапан 23. Фильтр 24 необходим для очистки воздуха, вентили 21 -

23

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

для выпуска конденсата и перекрытия воздухопровода, манометр 19 — для конт­ роля за давлением воздуха.

Когда ползун пройдет через крайнее нижнее положение и процесс вы­ тяжки закончится, прижимное кольцо поднимется вслед за матрицей под действием сжатого воздуха, давящего на поршни подушки. Выталкивание изделия из матрицы производится при помощи выталкивателя 7 и планки 5, движение которой во время обратного хода ползуна вверх ограничено ре­ гулируемыми упорами 4.

В многокривошипных листоштамповочных прессах помимо пневматических применяют гидропневматические подушки и подушки с удерживателями (рис. 1.5). Особенностью конструкции, приведенной на рис. 1.5, является то, что движущую силу на подвижной плите создает давление жидкости (масло).

При ходе вниз в процессе деформации плита б подушки стремится вытеснить масло из полости I в полость П. Однако проходной канал перекрыт клапаном 4, со­ единенным с поршнем 7. Верхняя меньшая площадь поршня находится под давле­ нием масла, перетекающего из полости 11, а нижняя большая - под давлением сжатого воздуха, которое может быть отрегулировано на создание необходимого противодавления на плунжере 5 подушки при помощи регулятора давления в сети воздухопровода. Только тогда, когда будет достигнуто противодавление при ходе вниз, масло преодолеет сопротивление запирающего поршня 7, откроет клапан 4 и, перетекая из рабочей полости цилиндра в полость 77 и далее в масляный бак 7,

опустит плиту подушки. При этом сила прижима

24

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

ра и поднимет плиту подушки. Этот ход плиты подушки может быть использован для выталкивания изделия. Запаздывание хода подушки после окончания рабочего хода устраняет возможность случайного смятия изделия.

При дальнейшем повороте ведущего кривошипа конечный переключатель командоаппарата срабатывает еще раз и выключает электромагнит. Сжатый воз­ дух устремляется под поршень 7, закрывая клапан 4, и таким образом пресс ока­ зывается готовым к следующему циклу работы.

Силу подушек, необходимую для прижима заготовки, принимают равной (0,17...0,25)РНОМ, а для ее выталкивания - (0,07...0,1)РНОМ.

1.5. Вытяжные прессы двойного и тройного действия

Вытяжные прессы двойного и тройного действия предназначены для глубокой вытяжки полых изделий из листовых материалов. На этих прессах вытяжка - ос­

25

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

менно ведущим звеном механизма прижима является концевой кривошип ОК главного вала, который через шатун KL приводит в движение ползушку LMM, движение которой передается тягами MN, качающими двухплечие рычаги NO, С. Благодаря этому рычаги колена О, CD распрямляются и ломаются, сообщая воз­ вратно-поступательное движение наружному ползуну.

Циклограмма пресса изображена на рис. 1.7. График движения внутреннего ползуна (кривая 1) представляет собой синусоидальную кривую. Ход вниз проис­ ходит при повороте главного кривошипа от 180° до 0. Однако использовать пря­ мой ход ползуна можно только тогда, когда наружный ползун опустится вниз и остановится, удерживая заготовку и препятствуя образованию на ней складок.

Требуемое движение наружного ползуна (кривая 2) обеспечено основными размерами звеньев механизма и начальным положением (сдвигом) концевого кривошипа ОК по отношению к главному на некоторый угол (в данном случае на 150°). Благодаря этому при повороте главного кривошипа на а = 95° ползун останавливается в крайнем нижнем положении. Внутренний ползун с этого мо­ мента может осуществлять вытяжку. На практике для вытяжки используют не­ сколько меньший ход ползуна, соответствующий оср х = 75...80°.

Выстаивание наружного ползуна продолжается до тех пор, пока внутрен­ ний ползун не поднимется вверх до угла поворота ведущего кривошипа а = 345°, т. е. продолжается от а ~ 110° до а ~ 330°. Запаздывание отхода на­ ружного ползуна после окончания вытяжки необходимо для того, чтобы обес­ печить съем изделия с верхнего штампа (вытяжного пуансона) или бес­ препятственное выталкивание из нижнего штампа. Обратный ход ползуны

Рис. 1.7. Циклограмма вытяжного пресса двойного действия

26

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

совершают с разными скоростями - наружный движется быстрее и достигает крайнего верхнего положения раньше, чем внутренний. Сдвиг фазы, характе­ ризуемый углом поворота ведущего кривошипа, при котором наружный пол­ зун приходит в крайнее верхнее положение, называют опережением. Обычно оно составляет 25... 50°.

Остановка ползунов происходит при незначительном недоходе ведущего кривошипа до крайнего верхнего положения. При этом наружный ползун, прой­ дя крайнее верхнее положение, опустится на некоторое расстояние вниз.

Количество типовых кинематических цепей для привода механизма прижи­ ма вытяжных прессов двойного действия ограничено (рис. 1.8).

Наиболее простая цепь у четырехзвенного трехкривошипного механизма (схема а). Выстаивание наружного ползуна у такого механизма отсутствует. По-

Рис. 1.8. Типовые кинематические схемы приводов кривошипных прессов двойного действия

27

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

этому данную схему применяют только в прессах для неглубокой вытяжки, осу­ ществляемой внутренним ползуном. Действительное назначение наружного пол­ зуна - вырубка заготовки.

Наружный ползун в восьми- и десятизвенном кривошипных коленнорычажных механизмах (схемы б и в на рис. 1.8) находится в крайнем нижнем положении только при полном распрямлении колена, на котором подвешен пол­ зун. В течение остального времени ползун несколько отходит от крайнего ниж­ него положения. Движение наружного ползуна будет тем больше приближаться к абсолютному стоянию, чем больше звеньев в схеме механизма прижима. По­ этому, будучи идентичными по структуре, оба типа коленно-рычажных меха­ низмов - восьмизвенный (сдвоенный механизм с ползушкой) и десятизвенный (строённый механизм с ползушкой) - воссоздают несколько отличающиеся за­ коны движения наружного ползуна. У десятизвенного механизма ползун стоит внизу несколько дольше по времени при меньшем отходе ползуна от крайнего нижнего положения. Восьмизвенная схема, обеспечивая выстаивание наружного ползуна в требуемых пределах, имеет важное конструктивное преимущество - компактность - и находит широкое применение в современных однокривошипных прессах закрытого типа с расположением ведущего кривошипа перпенди­ кулярно фронту станины пресса.

Механизмы прижима, приведенные на схемах гид (см. рис. 1.8), относятся к кривошипно-коленным. Они идентичны по структуре - это восьмизвенные меха­ низмы с приводом от ведущего кривошипа главного исполнительного механизма. Поэтому необходимы компоновка механизма прижима внутри станины пресса и выполнение ведущего кривошипа в виде шестерни-эксцентрика. Различие между схемами связано с расположением осей качания промежуточных рычагов.

Некоторая подвижность прижимного ползуна с рычажным приводом в пе­ риод рабочего хода допустима согласно требованиям, предъявляемым к прижи­ му. В исходном положении между нижней плоскостью кольца, закрепленного на прижимном ползуне, и верхней плоскостью нижнего штампа устанавливается зазор. В процессе вытяжки толщина плоского фланца увеличивается, заготовка соприкасается с кольцом и в результате этого возникает прижимная сила. Она будет тем больше, чем меньше зазор. При слишком малом зазоре возможен от­ рыв дна у вытягиваемого изделия, при завышенном зазоре на изделии образуют­ ся складки. Оптимальный зазор устанавливают наладкой для штамповки каждо­ го изделия при регулировке положения прижимного ползуна.

Для компенсации положительных отклонений по толщине штампуемого мате­ риала, а также неточностей изготовления инструмента прижим осуществляется че­ рез специальные амортизаторы. По функциональному назначению они относятся к предохранительным устройствам, поскольку лимитируют нарастание сверх уста­ новленного предела нагрузки, действующей на колено подвески наружного ползу­ на. В качестве эталона в этих устройствах принимают силу упругости пружин (пружинные амортизаторы) либо давление воздуха (пневматические камеры или

28

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

цилиндры). Расчет амортизаторов ведут по нагрузке, равной (1,1... 1,2) Рном на на­ ружном ползуне.

Для небольших вытяжных прессов специального назначения многозвенность механизма прижима становится недостатком конструкции. В этом случае воз­ можно применение кулачковых пар, подобных схеме е, приведенной на рис. 1.8.

Однако эксплуатация этих прессов показала, что привод наружного ползуна с использованием профильных кулачков - не вполне удачное решение, поскольку они быстро изнашиваются и не обеспечивают равномерный прижим заготовки.

По конструктивным признакам и внешней архитектуре прессы двойного дейст­ вия подобны листоштамповочным прессам простого действия и включают две группы машин: кривошипные двухстоечные прессы открытого и закрытого типа.

К первой группе относятся трехкривошипные прессы, а также специальные прессы с кулачковым приводом наружного ползуна. Большинство современных кривошипных прессов двойного действия - двухстоечные закрытого типа. Они различаются размерами штампового пространства и соответственно этому коли­ чеством точек подвески ползуна (одно-, двух- и четырехкривошипные прессы). Основные параметры и размеры однокривошипных прессов закрытого типа с но­

минальными усилиями на внутреннем ползуне Рном = 630 кН...6,3 МН, а на на­ ружном - (0,62...0,64) Рном приведены в ГОСТ 7639.

В прессах зарубежных фирм номинальные усилия на внутреннем и наруж­ ном ползунах чаще всего находятся в этих же пределах, однако для большей

универсальности иногда выпускают прессы с Р™*/Р™м = 1.

Основные параметры и размеры двух- и четырехкривошипных прессов рег­ ламентированы ГОСТ 8247 и ГОСТ 16268 соответственно.

Вытяжные прессы тройного действия. Прессы тройного действия предна­ значены для штамповки из листа крупногабаритных изделий сложной формы с полостями. Для их изготовления необходимо одновременно осуществлять прямую и обратную вытяжки. Поэтому потребовался дополнительный механизм, исполнительный орган которого пере­ мещался бы в направлении, противоположном дви­ жению верхних ползунов.

Принципиальная схема пресса тройного дейст­ вия с двумя независимыми приводами показана на рис. 1.9. В отличие от прессов двойного действия в этих прессах привод верхнего вытяжного ползу­ на осуществляется не кривошипно-ползунным, а кривошипно-коленным механизмом. Это необхо­ димо для того, чтобы, во-первых, обеспечить осо­ бые кинематические свойства (выстой вытяжного ползуна в крайнем нижнем положении) и, вовторых, кривошипно-коленный механизм легко

29