Горячештамповочный пресс

4.4. Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП).

Раздел: БИБЛИОТЕКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Короткий путь https://bibt.ru Оглавление книги Предыдущая Следующая

Во многих случаях использование КГШП, предназначенных для горячей объемной штамповки, значительно эффективнее, чем молотов.

Рис. 4.7. Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного пресса

Особенностью конструкции КГШП (рис. 4.7) является то, что все усилия, возникающие при штамповке, воспринимаются массивной станиной, на которой установлен электродвигатель 7, вращающий через шкив 6 и клиноременную передачу маховик 5, закрепленный на приемном валу 8. С этого вала через зубчатые колеса 9 и 12 вращение передается коленчатому валу 10, соединенному шатуном 2 с ползуном 1, который может совершать возвратно-поступательное движение по направляющим 13. Кривошипно-шатунный механизм включается от ножной педали фрикционной пневматической муфтой 11; для остановки выключают пневматическую муфту и включают пневматический ленточный тормоз 3. Маховик останавливают тормозом 4 при выключенном электродвигателе. На станине 15 пресса установлен клиновой стол 14, предназначенный для регулирования высоты штампов при их установке.

Для уравновешивания ползуна в верхней части пресса установлены уравновешивающие пневматические цилиндры, под поршни которых, связанные штоками с ползуном, непрерывно подается сжатый воздух. Для управления прессом используют сжатый воздух давлением 600 кПа из цеховой магистрали, который поступает вначале в ресивер, из него — в расходный резервуар пресса и далее — к пусковой педали, в уравновешивающие цилиндры и воздухораспределитель, управляющий синхронно работой тормоза 3 и фрикционной муфты 11. При включении тормоза муфта отключается, и наоборот.

В отличие от молотов такие прессы имеют жесткий график движения ползуна, полный ход которого вверх и вниз одинаков и равен удвоенному радиусу кривошипа. В крайних верхнем и нижнем положениях вследствие перемены направления движения скорость ползуна всегда равна нулю, а в момент соприкосновения верхней части штампа с заготовкой — 0,3— 0,8 м/с.

КГШП имеют выталкиватели для принудительного удаления поковок из верхней и нижней половин штампа, не требуют громоздких шаботов и фундаментов; при их эксплуатации в сочетании с индукционным нагревом улучшаются санитарно-гигиенические условия труда в цехе, уменьшаются шум и сотрясение зданий. Основные параметры КГШП усилием от 6,3 до 63 МН с числом ходов ползуна от 90 до 35 в минуту регламентированы ГОСТ 6809—70. В отдельных случаях изготовляют КГШП усилием 100— 120МН.

КГШП снабжают различными устройствами для механизации и автоматизации процесса штамповки:

автоматическими перекладчиками заготовок из ручья в ручей;

грейферными подачами и манипуляторами, работающими синхронно с автоматическими индукционными нагревательными установками.

Перейти вверх к навигации

Разновидности кривошипных прессов

Кривошипные прессы можно подразделить по классификациям, так кривошипные прессы могут служить для объемной штамповки и для штамповки листового железа.

К первому типу кривошипных прессов относятся:

Ко второму типу прессов кривошипных прессов можно отнести, такие как:

аппараты прессовые простого типа действия, которые предназначаются для выполнения несложных работ, например, вырубные работы, гибку, неглубокую вытяжку. Такое оборудование, как правило, оснащено всего одним ползуном.
прессы, которые выполняют двойное действие. В оснащении этого оборудования имеется пара ползунов, которые выполняют работы более сложного уровня, например, выполняют работу по вырубке и гнут материал одновременно с его вытягиванием.
прессы, которые выполняют тройное действие. Такие машины оснащаются тремя ползунами и используются для выполнения наиболее сложных работ.

Применение и эксплуатация кривошипных прессов

Данное оборудование выполняет конкретные поставленные задачи и основными из них являются вырубка, обрезание, продавливание, пробивка и иные операции, которые приравниваются к холодной штамповке. Основным элементом данного пресса является ползун, который и выполняет все вышеперечисленные функции, за счет того, что осуществляет движение возвратно-поступательного характера. Способность выполнять подобное движение приходит к ползуну посредством преобразований вращательных движений двигательной системы.

За счет движения ползуна, приходит в движение штамп, который является именно исполнителем всех операций кривошипного пресса. Конструктивно штамп выполнен из двух составляющих, одна из которых является подвижной, которая еще называется пуансон. Вторая часть штампа остается неподвижной, и называется матрицей. Матрица прикреплена к столу, на который затем подается листовое железо, а на ползуне закреплен верхний элемент штампа, который приводится в движение за счет ползуна, выполняющего движения «вперед-назад».

Применение и эксплуатация кривошипных прессов

Электрооборудование. Общие сведения

Электрическая схема однокривошипного пресса К2019

Применяемое на прессе электрооборудование имеет следующий состав и характеристики:

электродвигатель главного привода — асинхронный трехфазный переменного тока напряжением питания 380 В;
электропневматические клапаны УV1, УV2 в пневмораспределителе У7122А на 24 В постоянного тока;
шкаф управления.

Описание действия электрооборудования указано в паспорте на шкаф управления.

Блокировки

Электросхемами пресса и шкафа управления предусмотрены следующие блокировки:

Нулевая блокировка;
блокировка пневматических клапанов;
блокировка дверок станины;
блокировка окна ограждения маховика;
реле давления воздуха;
двуручного управления;
угла торможения;
клапанов управления.

Подача напряжения в схему пресса не вызывает самопроизвольного включения электроаппаратов. Достигается это путем заведения замыкающего контакта магнитного пускателя КМ в цепь собственной катушки.

Блокировка пневматических клапанов

При залегании одного из пневматических клапанов пневмораспределителя У7122А срабатывает микропереключатель SQ11 или SQ12 и отключает электродвигатель и муфту пресса.

Блокировка защитного экрана

При работе педалью включение муфты пресса возможно только при закрытом экране (нажат конечный выключатель в режиме «Одиночный ход»).

При работе кнопками SB3 и SB4 в режиме «Непрерывные ходы» включение муфты возможно только при закрытом экране (нажат конечный выключатель в режиме «Непрерывные ходы»).

Блокировка дверки станины

При открывании дверки станины освобождается конечный выключатель SQ15 и замыкающим контактом отключается электродвигатель и муфта пресса.

Блокировка окна ограждения маховика

При открывании окна ограждения маховика освобождается конечный выключатель и замыкающим контактом отключает электродвигатель и муфту пресса.

Блокировка реле давления воздуха

При падении давления воздуха в системе, реле SP срабатывает и своим замыкающим контактом отключает электродвигатель привода и муфту пресса, при этом загорается сигнальная лампа красного цвета на шкафу управления

Блокировка каналов управления и отказа командоаппарата

Управление каждым клапаном сдвоенного пневмораспределителя осуществляется от самостоятельного управляющего элемента командоаппарата по независимой цепи. При отказе одного из каналов управления или командоаппарата не происходи срабатывание одного из пневматических клапанов пневмораспределителя У7122А. срабатывает микропереключатель SQ11 или SQ12 и отключает электродвигатель и муфту пресса.

Коленчатый вал

Перейдем к коленчатому валу. Он имеет достаточно сложную форму. Осью его выступают коренные шейки, посредством которых он соединен с блоком цилиндров. Для обеспечения жесткого соединения, но опять же подвижного, в блоке посадочные места вала выполнены в виде полуколец, второй частью этих полуколец выступают крышки, которыми вал поджимается к блоку. Крышки к с блоком соединены болтами.

Коленвал 4-х цилиндрового двигателя

Коренные шейки вала соединены с щеками, которые являются одной из составных частей кривошипа. В верхней части этих щек располагается шатунная шейка.

Количество коренных и шатунных шеек зависит от количества цилиндров, а также их компоновки. В рядных и V-образных двигателях на вал передаются очень большие нагрузки, поэтому должно быть обеспечено крепление вала к блоку, способное правильно распределять эту нагрузку.

Для этого на один кривошип вала должно приходиться две коренные шейки. Но поскольку кривошип размещен между двух шеек, то одна из них будет играть роль опорной и для другого кривошипа. Из этого следует, что у рядного 4-цилиндрового двигателя на валу имеется 4 кривошипа и 5 коренных шеек.

У V-образных двигателей ситуация несколько иная. В них цилиндры расположены в два ряда под определенным углом. Поэтому один кривошип взаимодействует с двумя шатунами. Поэтому у 8-цилиндрового двигателя используется только 4 кривошипа, и опять же 5 коренных шеек.

Уменьшение трения между шатунами и шейками, а также блоком с коренными шейками достигается благодаря использованию вкладышей – подшипников трения, которые помещаются между шейкой и шатуном или блоком с крышкой.

Смазка шеек вала производится под давлением. Для подачи масла применяются каналы, проделанные в шатунных и коренных шейках, их крышках, а также вкладышах.

В процессе работы возникают силы, которые пытаются сместить коленчатый вал в продольном направлении. Чтобы исключить это используются опорные полукольца.

В дизельных двигателях для компенсации нагрузок используются противовесы, которые прикрепляются к щекам кривошипов.

Штамповочные прессы гидравлического и кривошипного типа

С того момента, как люди научились выполнять обработку металла давлением, работа специалиста, который ей занимался, считалась одной из самых почетных. С течением времени потребность в металлических изделиях, полученных по технологии ковки, только возрастала, в них стала нуждаться и активно развивающаяся промышленность. Все это привело к тому, что для ковки стал использоваться не ручной труд кузнецов, а специальное оборудование для штамповки.

Достаточно распространенным типом устройств, используемых для ковки, является своеобразный аналог молота – штамповочный пресс. Применяя такое штамповочное оборудование, можно выполнять целый перечень технологических операций, а именно: изменение формы заготовки путем ее пластической деформации, формирование на ее поверхности заданного рельефа, вырубание отдельных фрагментов и др. На таком устройстве, в частности, придают форму заготовкам, для изготовления которых было использовано литье. Прессы, применяемые для штамповочных операций, могут быть кривошипными или гидравлическими.

Схемы прессов: а – вертикальный гидравлический; б – горизонтальный; в – кривошипный; г – фрикционный; д – гидровинтовой

Пресс кривошипный применяют в тех случаях, когда необходимо выполнить несложную обработку металла давлением. Основным элементом такого оборудования, который преобразует вращательное движение вала приводного электродвигателя в возвратно-поступательное перемещение ползуна, является кривошипно-шатунный механизм. Именно поэтому пресс кривошипный часто называют штамповочным кривошипно-шатунным прессом. Он очень популярен как среди производственников, так и среди частных мастеров, существуют даже модели настольного кривошипного пресса. Объясняется такая популярность не только высокой эффективностью и функциональностью этого оборудования, но также и тем, что обслуживание и ремонт кривошипных прессов не вызывает особых проблем.

Пресс штамповочный гидравлический 4-х колонный

Гидравлические штамповочные прессы оснащаются двумя рабочими камерами, в которых в рабочей жидкости создается требуемое давление. Жидкость под давлением поступает в цилиндр с другим поршнем, посредством которого и сообщается возвратно-поступательное движение ползуну.

Конструкция

Особенности выполнения технологических операций при высоких (до 1000…12000С) температурах обусловили следующий состав узлов такого оборудования:

Асинхронный электродвигатель переменного тока (для КГШП особо больших усилий, превышающих 31,5 МН, в качестве привода применяются синхронные двигатели, и даже приводы постоянного тока).
Мощная клиноременная передача.
Приёмный вал, вращающийся в подшипниках скольжения, на котором с одной стороны устанавливается маховик, а с другой – открытая понижающая передача, предающая крутящий момент на эксцентриковый вал.
Эксцентриковый вал, на одном конце которого монтируется ленточный тормоз, а на другом – фрикционная многодисковая муфта включения.
Система включения (муфта, тормоз), с которой конструктивно связан также узел торможения маховика КГШП.
Кривошипно-шатунный механизм с дополнительными верхними направляющими ползуна. К нижнему торцу ползуна крепится подвижная половина штампа.
Клиновой механизм регулировки закрытой высоты пресса, который устанавливается на столе пресса.
Жесткая станина, собираемая из отдельных элементов, и скрепляемая между собой стяжными шпильками. Они затягиваются в горячем состоянии, чтобы создать требуемый уровень сжимающих напряжений.
Стол пресса, к которому крепится неподвижная часть штампа.
Системы смазки и управления горячештамповочным прессом. Последняя обязательно включает в себя элементы контрольно-диагностической аппаратуры.

КГШП

КГШ могут работать либо автономно, либо в составе специализированных штамповочных линий.

Особенностями работы КГШП, по сравнению с обычным кривошипным оборудованием, считаются:

Высокая быстроходность, чтобы обеспечить минимальное время остывания заготовки/отхода;
Высокая мощность привода, что связано с необходимостью обеспечить повышенный расход энергии в течении достаточно короткого технологического цикла горячей штамповки;
Наличие верхнего и нижнего выталкивателей (соответственно, в ползуне и столе), использование которых исключает залипание горячих заготовок в штампе;
Нерегулируемость шатуна, что делает его более жёстким и прочным;
Увеличенное количество дисков муфты включения.

На современных конструкциях КГШП вместо традиционного, кривошипно-шатунного механизма устанавливают кривошипно-клиновой, который выгодно отличается повышенной точностью штамповки и меньшим износом поверхностей контакта.

Демонтаж кривошипного пресса

К мероприятиям по демонтажу кривошипного пресса относят такие виды работ:

Проведение демонтажных работ на оборудовании;
Демонтажные работы на фундаменте устройства;
Упаковка и консервация отдельных узлов и систем кривошипного пресса;
Перемещение с помощью особых такелажных устройств и загрузка оснащения на ТС (низкорамная платформа, автомобильный прицеп, ж/д транспортер и др.);
Перевозка кривошипного пресса до монтажной площадки;
Проведение разгрузочных работ кривошипного пресса в точке доставки и передислокация его с помощью такелажа пресса в точку сборки.
Монтаж кривошипного пресса.

Так выглядит схема демонтажа кривошипного пресса.

ОПЫТ РАБОТ

Наша компания имеет уникальный опыт по проведению работ по монтажу и демонтажу кривошипных прессов. Один из проектов нашей компании состоял в перемещении работавшего в США пресса на одно из российских промышленных предприятий. Соответственно комплекс работ по данному проекту (укрупненно) включал в себя: демонтаж пресса, погрузку узлов и агрегатов сначала на автомобильный, а затем и на морской транспорт, приемку оборудования в порту прибытия, выгрузка оборудования на автомобильный транспорт, приемка оборудования на площадке монтажа, монтаж пресса и, наконец, пусконаладочные работы и окончательная приемка оборудования.

Заказывая услугу по монтажу, демонтажу, такелажу или капитальному ремонту кривошипных прессов в нашей компании вы гарантированно получаете качественную услугу и избавляете себя от необходимости устранять последствия халатного или непрофессионального отношения к делу. В случае с такими сложными и крупными агрегатами, как кривошипные прессы, эти последствия могут иметь серьезный финансовый характер.

Разновидности технологических операций

Технологические операции с металлическим листом бывают разделительные и формоизменяющие.

Разделительные штамповочные операции выполняются на оборудовании, которое оснащено специальным инструментом. В результате от заготовки отделяется определённая часть по прямой линии или заданному контуру. Отделение части листа происходит в следующих процессах:

Отрезка. Для выполнения этого действия оборудование оснащено дисковыми, вибрационными устройствами или гильотинными ножницами.
Обрезка. Эта операция отделяет крайние части полученного изделия.
Пробивка. В металлическом листе с помощью штампа создаются отверстия различной конфигурации.
Вырубка. Из заготовки получают фигурную деталь с замкнутым контуром.

Формоизменяющие операции предназначены для создания изделия с иными параметрами и размерами без механического разрушения. Различают следующие виды этих операций:

Отбортовка. Контур заготовки или внутренние отверстия подвергаются воздействию штампа для формирования бортов определённых размеров.
Вытяжка. Эта операция является разновидностью объёмной штамповки, при которой из плоского материала получают пространственный элемент.
Обжим. Для сужения торцов полой заготовки применяется штамп с матрицей конического типа, имеющей сужающую рабочую область.
Гибка. В результате операции изменяется кривизна поверхности путём гибки металла и деформирования заготовки.
Формовка – это изменение формы отдельных участков за счёт уменьшения толщины детали без нарушения внешнего контура изделия.
Пуклёвка. Соединение штампом двух пластинок без использования дополнительных элементов.

Поршни

Деталь представляет из себя стальную или алюминиевую отливку в виде перевернутого стакана. Скользя по стенкам цилиндра, он принимает на себя давление сгоревшей топливной смеси и превращает его в линейное движение. Далее через кривошипный узел она превращается во вращение коленчатого вала, а затем передается на сцепление и коробку передач и через кардан к колесам. Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, приводят транспортное средство или стационарный механизм в движение.

Деталь выполняет следующие функции:

на такте впуска, двигаясь вниз (или в направлении от коленчатого вала, если цилиндр расположен не вертикально) на, он увеличивает объем рабочей камеры и создает в ней разрежение, затягивающее и равномерно распределяющее по объему очередную порцию рабочей смеси;
на такте сжатия поршневая группа движется вверх, сжимая рабочую смесь до необходимой степени;
далее идет рабочий такт, деталь под давлением идет вниз, передавая импульс вращения коленчатому валу;
на такте выпуска он снова идет вверх, вытесняя отработанные газы в выхлопную систему.

На всех тактах, кроме рабочего, поршневая группа движется за счет коленчатого вала, забирая часть энергии его вращения. На одноцилиндровых двигателях для аккумуляции такой энергии служим массивный маховик, на многоцилиндровые такты цилиндров сдвинуты во времени.

Конструктивно изделие подразделяется на такие части, как:

днище, воспринимающее давление газов;
уплотнение с канавками для поршневых колец;
юбка, в которой закреплен палец.

Палец служит осью, на которой закреплено верхнее плечо шатуна.

Пусконаладка кривошипного пресса

Пуско-наладка кривошипного пресса служит для тестирования главных характеристик изделия и его компонентов перед началом эксплуатационного периода.

Для выполнения пусконаладочных работ Заказчик выделяет своего представителя, уполномоченного для оперативного решения организационно-технических вопросов.

Перечень оборудования и инструмента, необходимого для проведения ПНР имеется в наличии у сервисных инженеров .

После окончания пуско-наладки производится проверка станка согласно Свидетельству о приемке на соответствие техническим характеристикам, после чего составляется соответствующий Акт о выполненных ПНР.

По результатам проведения пусконаладочных работ Заказчику сдается в эксплуатацию оборудование соответствующее паспортным данным.

Составляем схему пресса

Простейшая схема, которая реализует нужный алгоритм, может выглядеть так:

Простейшая схема пресса кривошипного

Что напоминает? Да, это классическая схема с самоподхватом, которая широко применяется для запуска электродвигателей. Нулевой провод датчика решил не указывать, чтобы не загромождать схему. Не стал показывать силовые, аварийные и питающие цепи – по этому вопросу я уже писал на блоге не раз.

Контакты датчика – равносильны кнопке “Стоп”, SB – это педаль, либо 2 последовательные кнопки на панели. Реле КА1 имеет 2 группы контактов – одни для самоподхвата, другие – для включения электромагнита пневмоклапана ЭМ.

Нажатие на педаль SB – реле КА включается, становится на самоподхват своими контактами КА, и остается включенным до тех пор, пока датчик не разомкнет цепь питания реле. Так может пройти несколько ударов, пока оператор держит нажатой педаль. При отжатии педали цикл удара завершится в верхней точке, в месте перехода датчика через ноль.

При совершении полного оборота датчик деактивируется, КА1 выключается, активатор датчика по инерции проворачивается, и датчик активируется, чтобы можно было начать новый цикл прессования.

Продолжаем усовершенствовать схему. Для того, чтобы можно было непрерывно вращать маховик, датчик можно зашунтировать. Тогда при кратковременном нажатии на педаль ЭМ включится, и будет оставаться включенным, пока не будет выключен непрерывный режим:

В схему добавляем выключатель SA1

На этой схеме я и остановился, только датчик включен через промежуточное реле.

Ещё есть в режиме наладки интересная и нужная особенность – при включении этого ручного режима можно сделать так, чтобы двигатель отключался. Тогда можно вручную крутить маховик как в одну, так и в другую сторону. Это полезно в тех аварийных случаях, когда пуансон пресса застревает в нижнем положении. Произойти это может в разных случаях – заклинивание детали, пропадание воздуха (точнее, понижение давления), и попадание руки под пресс. К сожалению, все эти случаи в массовом производстве – не редкость…

Продолжаем усложнять. Вводим ещё одно реле КА2, которое позволяет работать в режиме “1 нажатие = 1 удар”. Этот режим нужен для безопасности и не позволяет оператору сильно увлекаться.

Схема пресса с ограничением в 1 удар

Правая часть схемы осталась абсолютно та же, только второй НЗ контакт педали служит “анти-самоподхватом” – если педаль нажата, он разомкнут, и при размыкании датчика в конце цикла реле КА2 выключается.

Выключается этот режим тумблером SA2.