Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел L КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

мог быть выведен из состояния распора при остановке ползуна в крайнем ниж­ нем положении. Привод нижнего вытяжного ползуна, остановки которого в верхнем положении не требуется, осуществляется от обычного кривошипноползунного механизма.

Цикличность работы пресса достигается следующим образом. После вклю­ чения муфты главного привода сначала производится опережающее движение и остановка прижимного ползуна, а затем начинается ход вниз верхнего вытяжно­ го ползуна. Когда ползун достигает крайнего нижнего положения, специальный кулачок, воздействуя на конечный выключатель электропневматической систе­ мы управления, выключает муфту, и верхний ползун останавливается. Несколь­ ко ранее автоматически включается муфта привода нижнего ползуна при помощи выключателя, сблокированного с ходом верхнего вытяжного ползуна. При обратном ходе вниз нижний ползун включает главный привод, а верхний вытяжной ползун после выстаивания начинает обратный ход вверх. Выстаива­ ние прижимного ползуна длится несколько дольше и необходимо для обеспече­ ния съема изделия с вытяжного пуансона.

При подходе всех трех ползунов к своим исходным положениям происхо­ дит отключение муфт главного и нижнего приводов и их остановка. Для сле­ дующего рабочего хода необходимо повторное включение пресса.

1.6. Прессы тройного действия для чистовой вырубки

Многие детали машин и приборов с точностью размеров по наружному кон­ туру и отверстий соответствующих 6...9 квалитетам изготовляют вырубкой на универсальных кривошипных прессах с последующими зачисткой и фрезерова­ нием или профильным шлифованием. Более эффективен технологический про­ цесс чистовой вырубки, осуществляемый на прессах тройного действия.

Высококачественная поверхность среза в этом случае обеспечивается созданием в зоне деформирования всестороннего неравномерного сжатия. Последовательность воздействия инструмента на заготовку, определяющую цикличность процесса чистовой вырубки, состоит в следующем. В начале процесса (рис. 1.10, а) в заготовку 6 эквидистантно линии среза на близ­ ком от нее расстоянии вдавливают ребро (клин) прижимного кольца пли­ ты 5, закрепленной на столе 3; контрпуансон 7 подпора (он же выталкиватель) расположен на уровне режущей кромки матрицы 8, под­ держивая заготовку. В результате вблизи области реза в заготовке осуще­ ствляется неравномерное всестороннее сжатие. Затем следует рабочий ход вырубного пуансона 4, расположенного на ползуне 2, соединенном с ис­ полнительным механизмом 7, - собственно вырубка (рис. 1.10, б). При этом вырубленная деталь опускается ниже режущей кромки матрицы. После отхода в крайние положения вырубного пуансона 4 и плиты 5 с прижим­ ным ребром контрпуансон 7 совершает ход и шток 9 поршня цилиндра 10

30

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Рис. 1.10. Последовательность воздействия инструмента на заготовку при чистовой вырубке на прессе тройного действия:

а - внедрение клиновидного ребра; б - вырубка; в - удаление заготовки

выталкивает изготовленную деталь из матрицы (рис. 1.10, в). Тотчас авто­ матически включается сопло сдува и струя воздуха удаляет деталь из рабочего пространства пресса, а полосу или ленту исходного металла подает механизм подачи на исходную позицию для выполнения следующей операции.

Поскольку кривошипный коленно-рычажный привод наружного ползуна не обеспечивает полного выстаивания прижимного инструмента (см. § 1.5), приме­ нение его в прессе для чистовой вырубки не гарантирует постоянства силы на прижимном ребре, что ухудшает качество среза. Поэтому привод прижима в прессе для чистовой вырубки выполняют гидравлическим, постоянство давле­ ния в котором поддерживается путем вытеснения жидкости из полости цилинд­ ра в аккумулятор по аналогии с гидропневматической подушкой (см. § 1.4). Такой же привод применяют и для перемещения контрпуансона. Преимущество гидравлического привода - широкий диапазон регулирования силы прижима и сопротивления со стороны контрпуансона.

Для успешного осуществления чистовой вырубки необходимо строго вы­ держивать скоростные условия деформирования. Во-первых, скорость движе­ ния инструмента должна соответствовать оптимальному механическому

31

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

режиму вырубки в зависимости от твердости и толщины материала, а также сложности контура детали. Например, вырубка из стали 20 толщиной 2 мм ус­ пешно протекает при скорости пуансона 10 мм/с, а из стали 50 - при скорости

пуансона 6 мм/с. Значит, привод пресса должен допускать регулирование чис­ ла ходов ползуна. Во-вторых, скорость пуансона должна быть постоянной в течение всего процесса вырубки.

По конструктивным признакам кривошипные прессы тройного действия для чистовой вырубки относят к закрытому типу с нижним приводом. Ползун при рабочем ходе движется снизу вверх в роликовых направляющих станины. Глав­ ный привод пресса осуществляется от электродвигателя, допускающего бессту­ пенчатую регулировку частоты вращения ведущего кривошипа и, следова­ тельно, числа ходов ползуна.

В качестве главного размерного параметра для кривошипных прессов трой­ ного действия при чистовой вырубке принимают суммарное номинальное уси­

Как правило, Рвыр = 0,6РНОМ, Рпр = 0,15РНОМ, Ркп = 0,25РНОМ. Чтобы точно знать, какая сила допустима для проведения вырубки на данном прессе, в его характе-

В мировой практике кривошипные прессы тройного действия для чистовой вырубки выпускают с Рном = кН... — МН при числе ходов ползуна от 35...90

до 14... 18 в минуту.

Кривошипные прессы тройного действия для чистовой вырубки очень дорогие и должны работать с максимальной производительностью. Для это­ го они должны иметь высокоточную шаговую подачу и работать в автома­ тическом режиме.

1.7. Листоштамповочные прессы-автоматы

По типовым признакам технологии прессы-автоматы подразделяют на уни­ версальные и специальные. Универсальные прессы-автоматы предназначены для производства изделий широкой номенклатуры с применением разнородных опе­ раций раздельно или в определенной последовательности, специальные - для из­ готовления изделий заданной формы, например вытяжные для выпуска платяных кнопок, стопорных колец и т.п.

32

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

По особенностям конструктивного устройства универсальные прессы-ав­ томаты включают четыре группы машин: с нижним приводом, с верхним приво­ дом, с самоподачей материала и дыропробивные с программным управлением.

Листоштамповочные прессы-автоматы с нижним приводом. Такие прессы (ГОСТ 10739) применяют для штамповки из полосы или ленты в штампах после­ довательного действия с межоперационной передачей через рабочую зону при помощи двусторонней валковой подачи.

Конструкция станины состоит из основания, стоек с подшипниками для ве­ дущего одноколенчатого вала 3 и стола (рис. 1.11). Ползун 5 главного исполни­ тельного механизма передвигается в направляющих стоек и жестко соединен четырьмя колонками 2 с верхней траверсой 7. Благодаря расположенным в столе направляющим втулкам, по которым движутся колонки, и стойкам ползуна обеспечивается высокая точность движения траверсы с закрепленным инстру­ ментом. Высоту штампового пространства регулируют при помощи винта шату­ на 4. Для балансировки пресса подвижные части главного механизма поддер­ живают пневматические или пружинные уравновешиватели.

Рис. 1.11. Схема пресса-автомата с нижним приводом

33

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Подача приводится в действие кулисно-реечным механизмом от шипа экс­ центриковой шайбы на ведущем валу. Для рубки отходов имеются ножницы с приводом от верхней траверсы или от ведущего вала.

Современные модели прессов оборудованы многоскоростными электродви­ гателями и двухступенчатыми шестеренными редукторами, что обеспечивает до шести скоростей движения ползуна. Между электродвигателем и маховиком ре­ комендуют клиноременную передачу. Новые прессы даже малых моделей вы­ пускают с управляемыми фрикционными муфтами. Прессы-автоматы с нижним приводом выпускают с Риом до 4 МН.

Листоштамповочные прессы-автоматы с верхним приводом. Фор­ мально любой универсальный пресс с верхним приводом, оборудованный со­ ответствующими механизмами подач, может быть отнесен к структурной группе прессов-автоматов. Например, однопозиционные прессы патронногильзового производства, являющиеся по особенностям устройства прессами простого действия и оборудованные револьверными подачами, работают в ка­ честве прессов-автоматов.

Массовость производства подшипников и многооперационный характер штамповки для них деталей из листа, особенно фасонных колец сепараторов, послужили толчком к созданию специализированных прессов с автоматическим циклом работы - многопозиционных прессов-автоматов.

Необходимость установки нескольких штампов в заданной последователь­ ности, автоматическая подача исходной заготовки, ее межоперационная транс­ портировка, удаление отходов, точность и быстрота наладки инструмента раздельно по операциям предопределили конструктивные особенности многопо­ зиционных прессов-автоматов:

1) удлиненная по фронту станина и главный ползун с соответствующими габаритными размерами, позволяющими установку от 6 до 14 штампов;

2)приспособления в главном ползуне для раздельного крепления верхних подвижных частей штампов с индивидуальной регулировкой закрытой высоты по позициям;

3)как правило, два раздельных механизма подачи: для исходного металла

идля межоперационной транспортировки (грейферного типа, клещевой, реже валковый);

4)прижимные устройства в столе пресса для выполнения вытяжки на от­ дельных позициях;

5)верхние и нижние выталкиватели, причем для выталкивания снизу ис­ пользуют прижимные устройства;

6)ножницы для разрезки отходов.

Принципиальная схема транспортирующих механизмов 14-позиционного пресса изображена на рис. 1.12. В период холостого хода главного ползуна при а = 90° валковая подача В протягивает ленту на позицию вырубки,

34

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Позиции обработки

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

//

Рис. 1.12. Расположение транспортирующих механизмов на пресс-автомате с верхним приводом

осуществляемую боковым ползуном. Далее специальный шиберный меха­ низм Ш выносит вырубленную заготовку (позиция 0) к захватам грейфер­ ной межоперационной подачи Г. Позиции 1-3, 10-14 - холостые, и обработка производится в позициях 4-9.

Грейфер состоит из двух продольных планок с двусторонними лапкамизахватами. Планки грейфера от индивидуального привода (механический от электродвигателей, гидравлический) или от главного привода пресса совершают продольное и поперечное возвратно-поступательное движение.

При обратном холостом ходе главного ползуна после выдержки в раскрытом положении срабатывает механизм поперечного перемещения планок и грейфер закрывается. При этом лапки захватывают обрабатываемые заготовки.

Механизм продольного перемещения планок после выстаивания переносит заготовки на шаг подачи с предыдущей позиции на последующую. В период ра­ бочего хода грейфер в раскрытом состоянии начинает холостой ход в исходное положение (цикл работы грейфера завершен). Шаг подачи грейфера является неизменным для каждого типоразмера пресса, так как определяется межосевым расстоянием позиций штамповки. Зев между лапками регулируют при помощи установочных винтов.

Ленточным транспортером У7(см. рис. 1.12) отштампованную деталь удаля­ ют из рабочей зоны пресса.

Согласно ГОСТ 8260, многопозиционные прессы-автоматы изготовляют с Рном = 100 кН...Ю МН. Число позиций у стандартных прессов изменяется от 6 до 12. В мировой практике многопозиционные прессы, составленные из не­ скольких модульных блоков, выпускают с Рном ДО 40 МН и допускают штампов­ ку изделий до 1000 мм в поперечных размерах при толщине листа до 6 мм.

35

Раздел 1. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

Современные многопозиционные прессы-автоматы по своей универсальности применяют в производстве разнообразной продукции: подшипников, электричес­ ких машин и аппаратов, автомобилей и т. п. Стоимость многопозиционных прес­ сов-автоматов в связи с их усложненной конструкцией значительно выше анало­ гичных прессов простого действия. Однако в массовом и крупносерийном производстве многопозиционные прессы-автоматы экономически весьма эффек­ тивны и быстро окупаются, так как, заменяя несколько прессов, позволяют вы­ свободить значительные производственные площади, снизить эксплуатационные расходы и уменьшить число рабочих, занятых на их обслуживании.

Листоштамповочные прессы-автоматы с самоподачей материала. Боль­ шое количество мелких изделий можно штамповать на небольших по номиналь­ ному усилию прессах с любыми достижимыми скоростями, так как технология не ставит каких-либо требований на этот счет. Однако инерционность подаю­ щих механизмов обычных типов препятствует резкому увеличению числа ходов пресса. Особое место занимают прессы-автоматы с самоподачей материала, по­ зволяющие работать с числом ходов до 3000 в минуту.

Дыропробивные прессы с программным управлением. В авиакосмичес­ ких летательных аппаратах, радиоустройствах, приборах и установках систем управления для монтажных работ широко используют металлические и неме­ таллические панели с множеством отверстий. Эти отверстия в зависимости от характера производства можно получить различными способами. В массовом производстве экономически оправдана одновременная пробивка всех отверстий многопуансонными штампами на универсальных прессах простого действия с соответствующими размерами стола. В мелкосерийном производстве это наибо­ лее часто встречающийся случай изготовления панелей - отверстия последова­ тельно пробивают при помощи нормализованных штампов с индивидуальными для каждого отверстия рабочими частями (пуансоном и матрицей) на специали­ зированных прессах.

Специализированный дыропробивной пресс должен иметь высокую произ­ водительность автомата в сочетании с гибкостью и приспособляемостью уни­ версального оборудования.

Отличительная особенность конструкции таких прессов - наличие ре­ вольверной головки (рис. 1.13), в верхнем 1 и нижнем 2 дисках которой раз­ мещены от 12 до 36 нормализованных штампов. Требуемый по технологии штамп 5 перемещают на рабочую позицию главного ползуна 4 пресса пово­ ротом головки на заданный угол. Привод поворота головки состоит из сдво­ енной цепной передачи, звездочки 3 которой укреплены на валу головки, а также червячного редуктора. Остановка головки происходит после того, как будет обеспечено соосное расположение штампа и ползуна со строгой фиксацией дисков при помощи пневматических штырей 12. Затем кривошип- но-ползунный механизм совершает рабочий ход и пуансон пробивает отверс­ тие в листовой заготовке 6.

36

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Рис. 1.13. Принципиальная схема дыропробивного пресса с программным управлением

Заготовку перемещают две каретки: главная 11 для переноса в направлении, перпендикулярном фронту пресса, и транспортирующая 8, передвигающаяся по главной каретке, для переноса вдоль фронта пресса. На транспортирующей ка­ ретке установлены механические (или пневматические) клещевые зажимы 7 для захвата заготовки. Индивидуальный привод кареток - от ходовых винтов или реечный, как показано на рис. 1.13. Различие в схемах привода состоит в том, что рейка 10 неподвижно укреплена на станине пресса, а электродвигатель с пе­ редачей и реечной шестерней закреплены на главной каретке и вместе с ней пе­ редвигаются; на транспортирующей каретке укреплена рейка 9, а электродви­ гатель с передачей и реечной шестерней закреплены на главной каретке и неподвижны относительно транспортирующей.

Перемещение заготовки по двум координатам и поворот револьверной го­ ловки с взаимной установкой на рабочей позиции осуществляются их привода­ ми по командам системы программного управления.

Основное достоинство системы программного управления дыропробивными прессами - возможность быстрого перехода от изготовления панели одного ви­ да к панели другого вида. В мировой практике дыропробивные прессы с про­ граммным управлением выпускают с номинальными усилиями до 1,6 МН. На них можно обрабатывать панели размерами до ЗОООх 1500х 10 мм.

37

Раздел I. КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ

1.8. Общие тенденции в развитии листоштамповочных прессов

В развитии листоштамповочных прессов проявляются такие общие тенден­ ции, как снижение их высоты, повышение быстроходности, унификация узлов и агрегатирование, механизация и автоматизация штамповки.

Для промышленности необходимы все более мощные прессы с увеличенным ходом главного ползуна при относительно малом числе ходов в единицу времени. Это приводит к возрастанию габаритных размеров машин в плане, особенно по высоте. Пролеты зданий цехов для установки подобных прессов приходится де­ лать высокими, а так как в них устанавливают еще и прессы с меньшими габарит­ ными размерами, то полезный объем производственных помещений используется нерационально и средства расходуются впустую.

Прессы с верхним приводом имеют и другие недостатки. Высоко располо­ женный центр тяжести обусловливает их недостаточную устойчивость и вибра­ цию в период рабочего хода и при включении муфты. Срабатывание золотников с выпуском сжатого воздуха из муфты и тормозов, вращение элементов привода усиливают шум в цехе.

Еще недавно преимущества прессов с нижним приводом казались весьма проблематичными: при индивидуальной установке сложность и объем фундамен­ та часто заставляли отказываться от их использования. Строительство зданий прессовых цехов с цокольными этажами способствовало выпуску листоштампо­ вочных прессов с нижним приводом простого и двойного действия. Появились мощные многопозиционные прессы-автоматы с нижним приводом.

Привод такого пресса полностью размещен под столом в помещении цо­ кольного этажа. Ведущие кривошипы современных прессов оформлены в виде шестерен-эксцентриков. Шатуны во время рабочего хода тянут ползун и рабо­ тают на растяжение, разгружая станину. Ползун пресса имеет усиленные боко­ вые направляющие. Вынужденное расположение шатунов в стойках пресса несколько увеличивает его размер по фронту.

По общей высоте прессы одинакового назначения с верхним и нижним при­ водом примерно равны. Но высота над уровнем пола прессов с верхним приво­ дом составляет 0,7...0,75, а с нижним - 0,5 от общей их высоты. Благодаря этому производственные пролеты цехов, в которых устанавливают мощные прессы с нижним приводом, могут быть уменьшены на 2...4 м.

Для малых прессов универсального назначения технологически допустимо лю­ бое сокращение длительности цикла одного двойного хода, включая рабочий. Оп­ ределяющим фактором является работоспособность механизмов подачи исходной заготовки и ее межоперационной транспортировки. Поэтому повышение быстро­ ходности этих прессов связано с использованием скоростных электродвигателей и привода с уменьшенным передаточным отношением. Быстроходность крупных прессов можно повысить только путем сокращения длительности холостых пробе­ гов в цикле двойного хода при неизменной длительности рабочего хода.

38

Глава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Раздельные скорости движения механизмов пресса в периоды холостого пробега и рабочего хода достигаются при помощи конструктивных изменений в приводе, например при использовании приводов со специальными муфтами или сдвоенных.

В приводе со специальными муфтами применяют двухскоростные фрикци­ онные со встроенной планетарной передачей или электромагнитные муфты. Принципиальное устройство блока приемного вала с двухскоростной муфтой первого типа показано на рис. 1.14.

При включении муфты для осуществления прямого холостого хода главного исполнительного механизма сжатый воздух через электрозолотник подается на диафрагму муфты 77, сцепляя кольцевую шестерню с маховиком и устраняя тем самым относительное прокручивание кольцевой и солнечной шестерен. В результа­ те сателлиты, выполняя функции соединяющего звена в шлицевом соединении, пе­ редают вращение маховика через водило на приемный вал без изменения угловой скорости. При подходе к обрабатываемой заготовке конечный выключатель командоаппарата через электрозолотник отсекает подачу воздуха к муфте 77 и подает его на диафрагму муфты 5 замедленного хода, останавливая кольцевую шестерню. Движение от маховика на приемный вал подается через солнечную шестерню и са­ теллиты с уменьшением угловой скорости пропорционально передаточному числу планетарного редуктора. После совершения рабочего хода командоаппарат вновь включает муфту ускоренного хода и механизм пресса с возросшей скоростью воз­ вращается в крайнее верхнее (нижнее) положение. После соответствующей коман­ ды выключается муфта 77, срабатывает тормоз 7 и пресс останавливается.

Рис. 1.14. Схема двухскоростной муфты со встроенной планетарной передачей:

I - тормоз; 2 - маховик; 3 - солнечная шестерня; 4 - сател­ литы; 5 - муфта замедленного хода; 6 - неподвижный корпус муфты замедленного хода; 7 - внешняя кольцевая шестерня; 8 - водило; 9 - малая шестерня привода; 10 - приемный вал; II - муфта ускоренного хода

39