Инжиниринг оборудования для обработки материалов давлением кузнечно-прессовые машины. Учебное пособие

№ 4465 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра инжиниринга технологического оборудования

О.А. Кобелев С.М. Горбатюк

ИНЖИНИРИНГ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

Кузнечно-прессовые машины

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2024

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. Общие сведения о КПО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Классификация КПО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. Кривошипные прессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4. Гидравлические прессы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

3

Введение

В оборудовании для обработки материалов давлением особое место занимают прессы. Одним из самых многочисленных представителей класса прессов являются кривошипные прессы.

Из общего числа кузнечных маши кривошипные прессы составляют 60%. Большую роль играют кривошипные прессы в заготовительных цехах, с успехом заменяют молота в цехах горячей штамповки. Принцип действия кривошипного пресса основан на преобразовании вращательного движения привода посредством кривошипного механизма той или иной модификации в качательное движение коромысла или воз- вратно-поступательное движение ползуна с закрепленным на нем инструментом.

Не менее значительную группу прессов составляют гидравлические прессы. Принцип работы гидравлического пресса состоит в том, что под давлением жидкости, являющейся носителем энергии, плунжер выталкивается из главного цилиндра, перемещает подвижную траверсу с установленным на ней бойком и после соприкосновения с заготовкой, расположенной на нижнем бойке, деформирует ее. Гидравлические прессы – это основное оборудование для производства крупнотоннажных заготовок из слитков большой массы методом свободной ковки.

Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистров технических университетов, изучающих кузнечноштамповочные машины. Особое внимание уделено кинематическим схемам и принципам действия механизмов прессов, а также расчетам на прочность основных узлов рассматриваемого оборудования.

4

1. Общие сведения о КПО

Обработка металлов давлением (ОМД) – один из наиболее прогрессивных способов получения изделий из металлов. Виды ОМД условно делят на несколько больших групп:

–прокатное производство;

–кузнечно-штамповочное (прессовое) производство;

–волочение и специальное производство.

Теория кузнечно-прессового оборудования (КПО) как самостоятельная научная дисциплина оформилась в 30-х годах прошлого столетия. В формировании новой отрасли науки главную роль сыграли ЦНИИТМАШ и входящее в его состав ЦКБМ (Центральное конструкторское бюро по кузнечно-прес- совому машиностроению), где были сосредоточены исследования основных типов кузнечно-штамповочного оборудования. Большой вклад в развитие теории КПО в этот период внесли советские ученые МВТУ им. Н.Э. Баумана – А.И. Зимин (теория паровоздушных молотов и винтовых фрикционных прессов), М.В. Сторожев (теория кривошипных и гидравлических прессов с насосно-аккумуляторным приводом), МИСиСа – В.И. Залесский (теория горизонтально-ковочных машин) и Е.П. Унксов (пневматические и рессорные молота и пресс-автоматы). Безусловно, эти достижения были подготовлены более ранними трудами русских ученых, прежде всего П.К. Мухачева и Я.Н. Марковича.

С течением времени техника кузнечно-прессового производства совершенствовалась – улучшались конструкции прессов и увеличивались их усилия; использовались более совершенные конструкции прессового инструмента и материалы для их изготовления; вовлекались в обработку все новые металлы и сплавы, усложнялась форма и улучшалось качество пресс-изделий. Развитию кузнечно-прессового производства в большой степени способствовали теоретические исследования многих российских ученых: П.С. Истомина, С.И. Губкина, И.Л. Перлина, В.В. Жолобова, Л.В. Прозорова, Л.А. Шофмана, Я.М. Охрименко, Ю.Ф. Шевакина, М.З. Ерманка, Г.Я. Гуна, Ю.П. Глебова, А.И. Колпашникова, Л.Г. Степанского и др.

5

2. Классификация КПО

Классификация кузнечно-прессового оборудования (КПО) представлена на рис. 2.1, более расширенная классификация представлена на рис. 2.2 (по В.И. Залесскому) [1].

Кузнечно-штамповочное оборудование (машины)

Рис. 2.2. Классификация КПО (по В.И. Залесскому)

6

В основу классификации КПО, предложенной А.И. Зиминым, положен характер изменения скорости рабочих частей машины за время рабочего хода [2]. Согласно этой классификации все КПО подразделяются на пять основных групп (рис. 2.3).

Кузнечно-штамповочные машины

Рис. 2.3. Классификация КПО по кинематике исполнительных механизмов

Группа 1 – молоты, характеризуются так называемой нежесткой кривой изменения скорости рабочих частей машины. В зависимости от сопротивления деформации изменяется время рабочего хода tp и величина хода подвижных частей, а следовательно, и форма кривой скорости. Такие кривые изменения скорости называются не жесткими. Винтовые прессы (фрикционные винтовые прессы с механическим приводом и винтовые пресс-молоты с гидравлическим проводом) имеют такую же не жесткую кривую изменения скорости рабочих частей во время рабочего хода, как и молоты, разница лишь в различных абсолютных значениях скорости. Поэтому винтовые прессы также относятся к машинам группы 1, хотя их называют прессами.

Группа 2 – гидравлические прессы, имеют также не жесткую кривую изменения скорости рабочих частей машины. У этой группы машин рабочий ход может начинаться с какой-то начальной или нулевой скорости. Максималь-

7

ные скорости рабочих частей пресса сравнительно невелики (до 0,3 м/с).

Группа 3 – кривошипные машины. Рабочие части этих машин за время рабочего хода имеют жесткую кривую изменения скорости, форма которой зависит от кинематики привода. Скорость рабочих частей небольшая – до 0,5 м/с.

Группа 4 – машины ротационного типа, имеющие постоянную скорость рабочих частей (окружную скорость), которая достигает 8 м/с. Это прокатные станы, машины попереч- но-клиновой и продольной прокатки, роликовые ножницы, станы для получения гнутых профилей, валковые гибочные машины.

Группа 5 – импульсные штамповочные машины и машины для гидравлической, пневматической и вакуумной штамповки, которые имеют не жесткую кривую изменения скорости рабочих частей за очень короткое время рабочего хода. Импульсное штамповочное оборудование может осуществлять деформирование непосредственно рабочим телом (воздухом, газами, жидкостью, магнитным полем и т.п.). Для штамповки взрывом применяют специальные твердые ВВ или горючие смеси. Скорость рабочего хода тела при этом достигает 300 м/с.

8

3.Кривошипные прессы

3.1.Принцип действия и кинематика кривошипных прессовых

Кривошипные кузнечно-штамповочные машины входят в группу механических прессов. Основным механизмом этих машин является кривошипно-шатунный механизм. Основные параметры кривошипных горячештамповочных прессов (КГШП) определяются ГОСТ 6809–87. Классифицировать кривошипные машины можно по ряду признаков: по кинематическим, технологическим, конструктивным особенностям, по степени автоматизации, по числу исполнительных механизмов, по степени совмещения производственных операций и т.д.

Основной обычно является классификация по технологическому признаку, то есть по назначению пресса того или иного типа в производстве. На рис. 3.1 представлена схемаклассификация кривошипных машин по технологическому назначению [3].

Различают две большие группы кривошипных прессов, которые существенно отличаются друг от друга. Одна из этих групп предназначена для объемной штамповки, другая – для листовой штамповки. Особенности технологических процессов объемной штамповки таковы, что требуют сравнительно малого рабочего хода ползуна; сопротивление деформации велико при сравнительно малых габаритных размерах штампуемой детали и штампов; при горячей штамповке необходимо обеспечить быстроходность пресса во избежание остывания поковки; стремление получить высокую точность поковок заставляет делать прессы весьма жесткими. Для листовой штамповки нужны крупногабаритные прессы с большим ходом, но сопротивление деформации при этом меньше, чем при объемной штамповке, поэтому прессы для листовой штамповки менее мощные.

9

Рис. 3.1. Классификация кривошипных машин по технологическому назначению

Группу прессов можно разделить на подгруппы машин

общего назначения и подгруппы специализированных машин для производства тех или иных операций и автоматов, которые предназначены для получения относительно узкой группы деталей.

Клистоштамповочным машинам общего назначения относятся ножницы для листового металла, универсальные прессы для вырубки и неглубокой вытяжки, специализированные прессы для вытяжки и формовки, дыропробивные и гибочные прессы. К автоматам относятся многопозиционные листоштамповочные автоматы, которые служат для многооперационной листовой штамповки мелких и средних деталей, и автоматы для высокопроизводительной штамповки из ленты – с нижним приводом, с плавающим ползуном, быстроходные.

Кпрессам для объемной штамповки относятся ножницы для сортового металла, горячештамповочные прессы и гори- зонтально-ковочные машины, на которых производятся все

10