Живов_Кузнечно-штамповочное оборудование

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

ипрессы 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 Рном = 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 кривошипноколенное 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 Риш> 10 МН). В первом

50

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 - двухили 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

52

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 Рном = 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-

53

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

ввозвратно-поступательное движение боковой ползун 3, образующий совместно

сзажимным 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.

Вмеханизме 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.

54

Гл 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 10 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 однокривошипные 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

нии хода высадочного ползуна. Согласно ГОСТу, «Утах3аж= (0,33 ...0,50) SmaxBUC. 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

55

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, хоботообразный 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

56

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.

58

Гл ава 1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Рис. 1.27. Принципиальная схема одноударного холодновысадочного пресса-автомата с 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.

59