21

Глава 2. Типовые конструкции паровоздушных молотов

2.1. Типы молотов и их применение

Область применения паровоздушных молотов охватывает все три главных технологических комплекса: ковку, объемную штамповку и листовую штамповку.

Паровоздушный ковочный молот, обладая такими важными преимуществами, как простота устройства и управления при универсальности технологических возможностей, является ведущей машиной в индивидуальном и мелкосерийном производстве поковок методами ковки. Однако наметившаяся тенденция к замене паровоздушных ковочных молотов по-прежнему продолжает существовать. Ныне считается, сто вместо молотов с массой падающих частей (м. п. ч.) более 3000 кг в кузнечных цехах машиностроительных заводов целесообразно устанавливать гидравлические прессы соответствующего номинала, а с массой меньше 1000 кг – пневматические молоты. Тем не менее остается большая группа машиностроительных и других заводов, где применение паровоздушных ковочных молотов дает наилучшие технико-экономические показатели. Иногда проектировщики отказы­ваются от шаботных молотов только из-за сотрясения соседних конструкций при ударе. Устройство фундаментов на виброизолированном основании вносит значительные коррективы в создавшееся положение.

Основные размеры и параметры паровоздушных ковочных молотов двойного действия регламентируются ГОСТ 9752—75, предусматри­вающим изготовление молотов арочного и мостового типа — с м. п. ч. 1000—8000 кг при эффективной энергии удара 25—200 кДж. Стандартом установлено, что масса шабота равна 15-кратной номинальной массе падающих частей.

Аналогично обстоит дело и со штамповочными молотами. В новых цехах предпочитают устанавливать кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП), доступные самой широкой механиза­ции и автоматизации. Однако в существующих кузнечно-штамповочных цехах пока ведущей машиной является паровоздушный молот; создание фундамента на виброизолированном основании и некоторые другие нововведения в ряде случаев побуждают проектировщиков к традиционным решениям. Кроме того, КГШП очень сложны и громоздки, а стоимость их в несколько раз больше стоимости подходящего по техническим возможностям молота. Поэтому в условиях серийного производства целесообразно применять штамповочные молоты с м. п. ч. до 25 000—40 000 кг. Для штамповки очень крупных поковок приме­няют бесшаботные молоты.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия изготовляют согласно ГОСТ 7024 — 75 с номинальной м. п. ч. 630—25 000 кг (1Э = 16...630 кДж) при полном ходе 1000—1600 мм, причем превышение массы шабота должно быть 20-кратным. Давление пара или воздуха, предусмотренное вышеуказанными стандартами для молотов двойного действия, равно 0,6—0,9 МПа.

Изготовление облицовочных и других деталей летательных аппаратов из нежелезных листовых сплавов требует специфического механи­ческого режима обработки, и наиболее подходящим оборудованием для этого оказываются листоштамповочные молоты.

2.2. Требования к конструкции ковочных и штамповочных молотов

Конструкция узлов и деталей любой машины отрабатывается в ходе достаточно длительной эксплуатации с учетом всех достижений в смежных отраслях машиностроения. Однако уже первый образец машины должен строго удовлетворять требованиям, вытекающим из ее технологического назначения. Поэтому общая ком­поновка и конструкция отдельных деталей ковочного молота (см. рис. 2.1) отличаются от таковых у штамповочного молота (см. рис. 2.2). К определяющим технологическим факторам относятся: габариты поковок и зависящие от них линейные размеры рабочего пространства; точность удара, жесткость удара.

Например, на ковочном молоте с м. п. ч. 5000 кг можно обработать гладкий вал массой до 1500 кг из заготовки 250 х 250 х 3200 мм., тогда как на штамповочном молоте с такой же м. п. ч. можно изготовить поковку массой не более 25 кг из заготовки диаметром 75 х 850 мм. Чтобы обеспечить отковку столь большого изделия, линейные размеры ко­вочного молота должны быть увеличенными. Так, в первом случае расстояние в свету между стойками составляет 3200 мм, а во втором — 1000 мм.

Рис. 2.1. Типовая конструкция ковочного молота

Плоская форма рабочей поверхности бойков ковочного молота требует лишь их параллельности при ударе, не предъявляя жестких условий по относительному сдвигу в горизонтальной плоскости. Иначе у штамповочных молотов: смещение верхнего штампа относительно нижнего искажает форму полости окончательного ручья и приводит к неисправимому браку. Поэтому у штамповочного молота должно быть обеспечено не только хорошее вертикальное направление падающих частей, но и строгая фиксация направляющих относительно оси молота, обеспечивающая совпадение осей верхнего и нижнего штампов.

Ковкой получают изделия простой конфигурации, так как всякого рода поднутрения, уступы и т. п. сглаживаются напусками. При объемной штамповке стремятся достичь максимального приближения формы поковки к форме готового изделия и поковка получается до­вольно сложной — с ребрами, полостями и т. п. Кроме того, нужно удалить излишек металла в заусенечную канавку. Поэтому при штам­повке необходимо, чтобы удар был как можно жестче: только тогда развиваются усилия, требующиеся для деформации металла, и про­исходит отчетливое заполнение полости окончательного ручья. Как по­казал опыт эксплуатации, такие условия достигается, если соотношение масс шабота и падающих частей не менее 20—25, причем и шабот, и падающие части обладают большой конструктивной жесткостью.

Таким образом, у штамповочных, молотов шабот должен быть большим, просвет между стойками — малым, и, следовательно, стойки могут крепиться непосредственно на шаботе, образуя замкнутую раму станины с хорошей фиксацией и направлением для падающих частей. У ковочных молотов закрепить стойки на шаботе нельзя, так как при уменьшенной массе и большом расстоянии между стойками шабот превратится в плиту и из-за сильно сниженной конструктивной жест­кости не сможет выполнить своего назначения массы, воспринима­ющей удар.

Особенности технологии находят отражение и в циклах движения падающих частей. Штамповочный молот, например, должен быть так устроен, чтобы в любой момент можно было нанести полный единич­ный удар с максимальной энергией, а ковочный молот чаще всего ра­ботает последовательными ходами с ударами неполной энергии. Кроме того, в состав бригады любого ковочного молота входит машинист, управляющий парораспределением по сигналам бригадира. На штамповочном же молоте не требуется руководства технологическим процессом и кузнец сам управляет молотом. Это приводит к определенным различиям в системах управления ковочным и штамповочным молотами.

Рис. 2.2. Типовая конструкция штамповочного молота

Эксплуатационные требования к конструкции молотов обусловливаются необходимой надежностью, долговечностью и удобством обслуживания. Производственный опыт дает много примеров изменения конструкции узлов и деталей в связи с этими требованиями: крепление стоек штамповочного молота к шаботу подпружиненными шпильками с наклонной осью вместо вертикальной, как это было прежде; паровоздушный предохранитель вместо пружинного; глухое конусное крепление штока к бабе; отказ от шпилек, стягивающих снизу стойки штамповочного молота, и т. д.

Аналогичными путями создавалась конструкция листоштамповочного молота, определившаяся прежде всего большими размерами штамповочного пространства в плане. Из-за уменьшенных при листовой штамповке удельных усилий деформации (по сравнению с объемной) не требуется нанесения жестких ударов, поэтому для листоштамповочных молотов принимают значительно меньшую кратность массы шабота по отношению к массе падающих частей, включая верхний штамп (5—7). Наконец, большая общая масса падающих частей позволяет достичь требуемой энергии удара при малых начальных скоростях (V₀ < 3 м/с).