Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Ноября 2014 в 14:35, курсовая работа
Кузнечное ремесло и кузнечное производство имеют многовековую историю. Человеку давно были известны простейшие кузнечные инструменты для ковки: молот, клещи и наковальня, а также и простейшее нагревательное оборудование — горн. Первая механизация процессов ковки относится к XVI веку, когда стали применять механические рычажные, вододействующие молоты, приводимые энергией водяного потока. При отсутствии гидроэнергии применялись копровые (падающие) молоты. В 1842 году Джеме Несмит построил первый паровой молот, а в 1846 году Армстронг — первый паровой гидропресс. В том же XIX веке начали применять приводные механические и пневматические молоты, получили развитие кривошипные прессы и другие кривошипные кузнечно-штамповочные машины. в России относится IX – X вв.
1.2.3. Холодная объёмная штамповка
При холодной объемной штамповке (ХОШ) температура исходной заготовки ниже ковочной. Это обуславливает высокие значения сопротивления металла штамповочному давлению и существенно меньшую текучесть, что ограничивает возможность получения изделий сложной формы. Однако по сравнению с ГОШ металл не подвергается термическим модификациям, нет усадки при охлаждении и нет риска образования горячих трещин. Точность выполнения поверхностей при ХОШ сопоставима с таковой при обработке металлов резанием, однако после ХОШ на поверхности металла, отсутствуют концентраторы напряжений (риски и царапины). Поэтому методами ХОШ изготавливают высокоточные и (или) высоконагруженные детали, например: шаровые опоры подвески автомобилей, коленчатые валы ДВС, детали втулки несущих винтов вертолетов.
Формоизменяющая операция обработки металлов давлением, получения осесимметричных деталей из цилиндрической заготовки путём одновременного действия на неё радиальных и осевых нагрузок. Осевая нагрузка заготовки создаётся за счёт перемещения пуансона, а радиальная — за счёт обкатки её боковой поверхности в роликах или валках. Таким образом, валковая штамповка является способом комплексного локального деформирования, в котором в одном технологическом процессе происходит совмещение одной из основных кузнечных операций — прошивки или осадки с поперечной прокаткой или обкаткой. Валковая штамповка позволяет изготавливать круглые в плане сплошные и полые детали, тонкостенные и толстостенные изделия малых размеров, применяемые в приборостроении, а также крупногабаритные детали с высокой точностью и качеством при технологических усилиях на порядок меньших, чем при традиционных методах объёмной штамповки. Комплексное нагружение очага пластической деформации локальным периодическим воздействием с одновременным воздействием через постоянно фиксируемую зону позволяет получить новый технологический эффект, недостижимый другими методами деформирования. Валковая штамповка способствует улучшению физико-механических свойств обрабатываемого металла, обеспечивает требуемое расположение его волокон, что повышает эксплуатационные свойства получаемых деталей. Относительно низкая стоимость оснастки, незначительное время подготовки производства, возможность быстрой переналадки на другой типоразмер детали, использование оборудования небольшой мощности позволяют применять валковую штамповку как в крупносерийном, так и в средне- и мелкосерийном производствах.
2. Оборудование
Действие гидравлического пресса основано на ряде физических законов, в частности, на законе Паскаля, устанавливающем, что давление на поверхность жидкости, производимое внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях. Преимуществом гидравлических прессов является то, что скорость движения плунжера в них может быть различной (максимальная скорость деформирующего инструмента до 0,3 м/с); при этом можно обеспечить плавное или ступенчатое изменение усилия, как и выдержку под действием постоянной или переменной силы. Крупные заготовки обрабатывают на четырехколонных, а более мелкие на одноколонных прессах [6]. Вид и схема гидравлического пресса приведены на рисунке 1.
Рисунок 1. – Вид и схема гидравлического пресса
1 - рабочий цилиндр; 2 - плунжер; 3 - колонны; 4, 5 - насосы; 6 - электродвигатель; 7 - станина; 8 - стол; 9 - траверса (для схемы 1- нижняя неподвижная поперечина, 2 - заготовка, 3 - колонна, 4 - подвижная поперечина, 5 - верхняя неподвижная поперечина, 6 - плунжер рабочего цилиндра, 7 - органы управления, 8 - трубопровод, 9 - плунжер насоса, 10 - возвратный плунжер, II - возвратный цилиндр, 12 - подвижный стол)
Листоштамповочный гидравлический пресс предназначен для выполнения различных операций холодной штамповки: гибки, вытяжки, отбортовки и т.п. (рис. 1) Привод пресса – индивидуальный, от ротационно-плунжерного насоса производительностью 200 л/мин, приводимого электродвигателем мощностью 75 кВт.
В гидравлическом прессе рабочая жидкость (масло) подается в рабочий цилиндр 1. Под давлением масла перемещается плунжер 2, соединённый с подвижной траверсой 9, которая передвигается в направляющих колоннах 3, опирающихся на станину 7. Возвратно-поступательное движение плунжер получает от двух насосов: поршневого 4 высокого давления и шестеренного 5 низкого давления. Оба насоса работают от одного электродвигателя 6. Во время работы пресса плунжер с траверсой нажимает на заготовку, установленную на столе 8. В столе и в траверсе имеются пазы для крепления штампов, а в столе кроме того, есть отверстие для выталкивания заготовок. Цилиндр устройства, выталкивающего обработанные заготовки, расположен в нижней части станины В прессах усилием 2000 кН силовая гидроустановка смонтирована в нижней части пресса. Главный цилиндр жестко закреплён на станине пресса. Ход ползуна с помощью регулировочного устройства может быть установлен в пределах от 30 до 200 мм. Пресс, предназначенный для листовой и холодной объёмной штамповки, оснащен выталкивателем, ход которого от 5 до 60 мм.
В машиностроении для листовой штамповки более широкое применение находят механические прессы. Рассмотрим подробнее штамповочный пресс кривошипного типа.
В крупносерийном и массовом производстве всё большее предпочтение отдаётся штамповке на кривошипных штамповочных прессах, как наиболее прогрессивному способу получения заготовок или деталей. Поэтому современные штамповочные цехи машиностроительных заводов оснащены главным образом кривошипными прессами [5]. Применение этих прессов даёт следующие преимущества: меньшие фундаменты; более высокий эксплуатационный коэффициент полезного действия; большую (от 30 до 50 %) производитель и точность штамповки (до 0,2 мм); допустима более низкая квалификация штамповщика; большие возможности механизации и автоматизации штамповочных работ и улучшение условий труда рабочих.
Кривошипные прессы выпускают усилием от 6,3 до 100 МН.
Кинематическая схема и общий вид кривошипного пресса показаны на рисунке 2, 3.
Рисунок 2. – Кинематическая схема кривошипного пресса усилием 16 МН;
1 - электродвигатель; 2 - клиноременная передача; 3 - маховик; 4 -промежуточный вал; 5 - малая и большая шестерни; 6 - кривошипный вал; 7 -шатун; 8 -муфта; 9 - клин стола; 10 - ползун; 11 - тормоз кривошипа и маховика
От электродвигателя 1 посредством клиноременной передачи 2 вращается маховик 3 и промежуточный вал 4. Посредством малой и большой шестерен 5 и муфты 8 с вала 4 вращение передается на кривошипный вал 6, а посредством шатуна 7 ползун 10 совершает возвратно-поступательное движение. Верхняя (подвижная) часть штампа прикрепляется к ползуну 10, а нижняя (неподвижная) часть штампа - к столу 9 (на схеме не показаны). Ползун пресса 10 имеет специальное устройство для регулировки расстояния между частями штампами в крайнем нижнем его положении (закрытой высоты). В ползуне и в столе пресса помещаются выталкиватели, приводящиеся в действие от кривошипного вала и служащие для удаления детали из штампа. Включение и выключение кривошипно-шатунного механизма осуществляется пневматической многодисковой фрикционной муфтой 8, а остановка - при помощи тормозов 11.
Рисунок 3. – Вид кривошипного пресса номинальным усилием 160 кН марки КД2122Е
а) - с наклоняемой станиной 1, маховиком 2, столом 3, кнопками управления 4 и жесткой муфтой; б) - с не наклоняемой станиной и пневматической муфтой, 1 - станина; 2 - стол; 3 - маховик; 4 - электродвигатель; 5 - насос смазки; 6 - аппарат управления; 7 - ползун; 8 - воздухопровод; 9 - пульт с кнопками включения; 10 - шкаф; 11 - педаль управления
Кривошипные прессы, как и любая машина, состоят из ряда узлов, каждый из которых состоит из отдельных деталей. Они имеют массивную сварную или литую станину, так как усилие штамповки передается на нее и для предотвращения деформаций станины она должна быть и массивной и прочной.
Возвратно-поступательное движение ползуну сообщает кривошипно-коленный механизм, состоящий из кривошипно-шатунного и коленно-рычажного механизма и позволяющий при относительно малом крутящем моменте на валу привода получать значительное усилие в конце рабочего хода ползуна. Коленно-рычажный механизм размещается внутри ползуна.
Характерным для кривошипных прессов является то, что движение ползуна подчинено определенному закону - каждому углу поворота кривошипного вала соответствует вполне определенная скорость и положение ползуна по высоте.
Следовательно, ползун пресса имеет постоянную величину хода и определенное нижнее и верхнее положение. Это обеспечивает более точные размеры изделия по высоте, чем при штамповке на гидравлическом прессе, но в тоже время штамповку в каждом ручье производят только за один ход ползуна пресса. Прессы характеризуются следующими показателями:
Данными техническими характеристиками руководствуются при выборе пресса, при решении вопросов о рациональности его использования, при проектировании технологии штамповки и штампов, их вносят в паспорт пресса.
2.3. Эксцентриковые прессы
Для листовой штамповки находят широкое применение механические прессы меньшего усилия и другой, нежели у КГШП, конструкции. Эксцентриковый пресс показан на (рис. 27).
В эксцентриковом прессе станина выполнена из чугуна и имеет жесткую коробчатую форму. В верхней части станины выполнены отверстия, в которых помещены буксы с запрессованными в них бронзовыми втулками, служащими опорами (подшипниками) эксцентрикового вала [5].
К основным узлам пресса относится станина 1, кривошипный вал 2, шатун 3, ползун 4, маховик, закрытый кожухом, муфта сцепления, тормоз и др.
На станине 1 укрепляются узлы и детали пресса. Спереди на специально обработанных поверхностях станины крепятся призматические направляющие, по ним перемещается ползун, являющийся рабочим органом, к которому крепится верхняя часть штампа. Ползун 7 соединен с эксцентриковым валом с помощью разъемного шатуна. В пазу ползуна имеется планка выталкивателя. Крышка шатуна крепится шпильками.
Привод эксцентрикового вала пресса осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу и маховик, смонтированный на правом конце вала. В маховик вмонтированы муфта-тормоз, являющиеся важным элементом пресса, обеспечивающим синхронность перемещения и остановку ползуна пресса строго в верхней мертвой точке. Нижний предел регулирования штампового пространства ограничивается фиксатором.
Меняя радиальное положение эксцентриковой втулки на валу, можно менять длину хода соединенного с шатуном ползуна в пределах от 5 до 55 мм. При регулировании эксцентриковая втулка выводится из зубчатого зацепления вращением гайки (при этом во избежание смещения шатуна между ним и буксой станины вкладывается деревянная опора). Вращая эксцентриковую втулку, устанавливают необходимую длину хода ползуна.
При штамповке сложных деталей увеличивают количество ручьев для обеспечения постепенного приближения формы заготовки к форме детали, что осуществляют на многопереходных пресс-автоматах.
2.4. Пресс-автоматы
В массовом производстве экономически целесообразно применять пресс-автоматы. В листоштамповочном производстве – это главным образом многопозиционные прессы и прессы с нижним приводом. Для холодной объемной штамповки – это автоматы для изготовления различных крепежных деталей: болтов, гаек, заклепок, винтов, гвоздей, а также для производства шариков, роликов, колец, поршневых пальцев и других деталей [2].
Листоштамповочные многопозиционные пресс-автоматы предназначены для последовательной штамповки изделий из ленты, полосы или штучных заготовок с автоматическим переносом заготовок по позициям. На этих прессах за один ход ползуна одновременно производится вырубка, вытяжка, пробивка отверстий, обрезка и др.
Формообразование заготовки осуществляется в последовательно установленных простых штампах. Для выталкивания полуфабрикатов из штампов в ползуне и столе пресса устанавливают необходимое число выталкивателей. На (рис.28, 29) показана кинематическая схема многопозиционного пресса – автомата.
Для изготовления различных небольших деталей электроаппаратуры, железа статоров и роторов, сердечников и т. п. находят широкое применение листоштамповочные пресс-автоматы с нижним приводом. Кривошипно-шатунный механизм такого пресса, расположенный ниже уровня стола, приводится от электродвигателя постоянного тока с регулируемой без ступеней частотой вращения. От эксцентрикового вала пресса движение передается на поперечины: нижнюю, расположенную под столом пресса, и верхнюю, расположенную над столом пресса. Поперечины связаны между собой четырьмя цилиндрическими колонками. Пресс оснащен двусторонней валковой подачей. В верхней поперечине-ползуне размещены устройства для регулирования штампового пространства и подъема верхних валков механизма подачи, а также пружинные выталкиватели. Прессы с нижним приводом выпускают усилием от 250 до 1600 кН, числом ходов до 1000 в минуту (у прессов с малыми усилиями) и ходом от 8 до 75 мм.