Рисунок 1 – Пневматическая фрикционная муфта

1 – зубчатое колесо; 2 – корпус муфты; 3 – поршень; 4 – ведущий диск; 5 – ведомый диск; 6 – фрикционные накладки; 7 – эксцентриковый вал; 8 – подшипники качения; 9 – уплотнение; 10 – пружина; 11 – подшипник скольжения

Тормоз состоит из тормозного барабана 1, тормозной ленты 2, облицованной фрикционными обкладками, пневматического цилиндра 4 с поршнем 7 и тормозной пружины 5. Набегающий конец ленты закреплен через кронштейн 3 на станине пресса, сбегающий – через регулировочную гайку крепится к штоку 6 пневмоцилиндра 4. Пневмоцилиндр тормоза 4 крепится посредством болтов к стенке станины.

Рисунок 2 – Ленточный тормоз периодического действия

1 – тормозной барабан; 2 – тормозная лента; 3 – кронштейн; 4 – пневматический цилиндр; 5 – тормозная пружина; 6 – шток; 7 – поршень

На рисунке 1 показана типовая конструкция КГШП. К достоинствам этих прессов относится быстроходность, высокая жесткость конструкции, сравнительно небольшие размеры штампового пространства. Большое число ходов пресса обусловлено необходимостью уменьшения продолжительности контакта штампа с заготовкой при обработке горячего металла.

Рисунок 1 – Кривошипный горячештамповочный пресс

1 – главный эксцентриковый вал; 2 – шатун; 3 – ползун; 4 – хобот ползуна;
5 – дополнительные направляющие ползуна; 6 – клиновой стол;
7 – механизм верхнего выталкивателя; 8 – механизм нижнего выталкивателя;
9 – приводной вал; 10 – уравновешиватель ползуна; 11 – ресивер;
12 – пневмофрикционная муфта включения; 13 – пневмофрикционный тормоз;
14 – маховик; 15 – станина

Главные особенности КГШП состоят в следующем:

• жесткая конструкция главных узлов и пресса в целом, что вызвано необходимостью резко уменьшить величину упругой деформации деталей пресса в целях повышения точности штамповки;
• усиленные направляющие ползуна, что вызвано необходимостью уменьшения величин перекосов ползуна при внецентренной нагрузке;
• увеличенное число ходов ползуна, что обусловлено необходимостью уменьшения продолжительности контакта штампа с заготовкой при обработке горячего металла.

Неподвижная часть штампа крепится на клиновом столе пресса. Такая конструкция стола пресса предназначена для расклинивания главного механизма в случае заклинивания, а также для регулировки закрытой высоты штампового пространства при наладке штампов.

Вторая часть штампа крепится к ползуну с помощью сменной подштамповой плиты. Ползун имеет направляющие поверхности, образованные на его боковых поверхностях (количество направляющих поверхностей может быть различным, чаще всего 4).

Рисунок 2 – Варианты регулировки закрытой высоты в КГШП

а – с помощью клинового стола; б – с помощью эксцентриковой оси в нижней головке шатуна;

1 – наклонная плоскость основания стола; 2 – поперечный клин; 3 – клиновая подушка стола; 4 – эксцентриковый вал; 5 – шатун; 6 – эксцентриковая ось; 7 – ползун

Устройство регулирования закрытой высоты штампового пространства с помощью клинового стола (см. рисунок 2, а) имеет ряд недостатков: трудности при наладке; засорение мест скольжения стола по станине; большая металлоемкость стола. Поэтому в современных конструкциях КГШП регулирование закрытой высоты штампового пространства осуществляется при помощи эксцентриковой оси, соединяющей шатун с ползуном, или дополнительной эксцентриковой втулки в этом соединении (см. рисунок 2, б).

Рисунок 3 – Конструкция уравновешивателя ползуна

1 – корпус пневмоцилиндра; 2 – верхняя крышка; 3 – поршень; 4 – шток;
5 – нижняя крышка; 6 – фланец предназначенный для удержания уплотнения

Большая масса ползуна с шатуном и эксцентриковым валом не позволяет уравновесить массы всех деталей исполнительно механизма. Поэтому уравновешивается только масса ползуна с массой верхней половины штампы.

При опускании ползуна пресса находящийся под поршнями 3 (см. рисунок 3) уравновешивающих цилиндров воздух выталкивается в ресивер (см. рисунок 1, поз. 11). Уравновешиватель фактически играет роль пружины, а ресивер используется для более плавного роста усилия на ползуне. Правильное уравновешивание достигается соответствующим подбором воздушного давления, изменяемого при помощи редукционных вентилей.

Высокая жесткость кривошипно-ползунного механизма КГШП обеспечивается:

• применением в качестве главного вала эксцентрикового вала;
• коротким, без регулировки длины шатуном;
• массивным ползуном с двойным направлением.

На рисунке 4 приведена кинематическая схема изучаемого КГШП усилием 80 МН конструкции НКМЗ. Особенностью конструкции данного пресса является то, что он имеет двусторонний привод эксцентрикового вала и, соответственно, два двигателя, две пневматические фрикционные муфты включения, два пневматических фрикционных ленточных тормоза, подъемный стол и лебедку для установки и смены штампов.

Рисунок 4 – Кинематическая схема КГШП

1 – приводной электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – маховик;
4 – приводной вал; 5 – опоры качения приводного вала; 6 – ведущая шестерня;
7 – ведомое колесо; 8 – опоры качения ведомого колеса 7; 9 – пневмофрикционная муфта включения; 10 – ленточный тормоз; 11 – опоры скольжения главного вала; 12 – главный эксцентриковый вал; 13 – шатун; 14 – ползун; 15 – направляющие ползуна; 16 – стол пресса; 17 – станина; 18 – тахометр

Необходимое усилие штамповки определяется по формуле:

P_шт = k σ_в F_по, где

k – коэффициент, учитывающий соотношение геометрических размеров поковки;

Fпо – площадь проекции поковки с облоем на плоскость разъема;

k = 8(1 – 0.01 D_пр)(1 + 20 D_пр²(1+0.1√(L_пр/B_пр))), где

B_пр = F_п/L_{п, где} L_п - максимальный габарит поковки

D_пр = 1,13√F_п

Для круглых в плане поковок D_{пр =} D

Определив расчетное усилие штамповки, по каталогу выбирают КГШП ближайшего большего номинального усилия.

Холодное выдавливание. Штамповка выдавливанием.

В зависимости от направления течения металла различают:

• прямое выдавливание – применяется для получения сплошных удлиненных поковок;
• обратное выдавливание – применяется для получения пустотелых поковок;
• боковое выдавливание – применяется для получения поковок с отростками.

При боковом выдавливании требуется меньшее усилие, чем при прямом, и обеспечивается более однородная деформация металла.

Одной из разновидностей выдавливания является закрытая прошивка. Процесс выдавливания протекает при явно выраженной схеме неравномерного всестороннего сжатия, что обеспечивает более высокую пластичность металла, но требуется большое усилие деформирования.

В штампах КГШП применяется три вида формы облойных канавок:

1. Основную.
2. С полуоткрытым магазином.
3. С двухсторонним магазином.

В основном типе канавки (1) магазин открыт с одной стороны и может располагаться либо в верхней половине штампа либо в нижней половине штампа. Предпочтение отдают расположению его в верхней половине – во избежание перегревания мостика.

Канавка (2) применяется для уменьшения объема механической обработки вставки на участках, где кромка ручья значительно удалена от края вставки.

Канавку с двусторонним магазином (3) применяют на участках ручья, где ожидается избыточное удаление металла в облой. Толщину облоя h₀ принимают в зависимости от усилия КГШП и корректируют при штамповке за счет изменения закрытой высоты пресса с учетом его жесткости.

Объем облоя определяется:

V₀ = P(h₀b + h₁B), где

P – периметр;

B – величина вытекания металла в магазин облойной канавки, B=15..20мм

1. Низкие поковки, штампуемые осадкой в торец или осадкой с выдавливанием. В зависимости от сложности их штамповка может выполняться за один (подгруппа 1), два (подгруппа 2) или три (подгруппа 3) перехода. Штамповку осуществляют в открытых и закрытых штампах.
2. Удлиненные поковки с незначительной разницей в площадях поперечных сечений по длине или поковки со значительной разницей, но при расположении которых «вальтом» (подгруппа 3) это условие выполняется.
3. Удлиненные поковки с большой разницей в площадях поперечных сечений. Для штамповки поковок этой группы применяется фасонированные заготовки, полученные на другом виде оборудования: высадкой на ГКМ или выдавливанием (подгруппа 1), вальцовкой на ковочных вальцах или вальцах поперечно-клиновой прокатки (подгруппа 2) или комбинированными процессами (подгруппа 3).
4. Удлиненно-изогнутой формы, требующей ручья с криволинейным разъемом или гибочного ручья. При изготовлении поковок 1^й подгруппы применяют штампы с замком, 2^й подгруппы – гибочные ручьи, 3^й подгруппы – штампы с замком и гибочными ручьями.
5. Поковки, изготавливаемые выдавливанием.

Точность штамповки на КГШП выше, чем на молоте, что объясняется отсутствием ударной нагрузки, точным направление половин штампа за счет наличия направляющих элементов, а также фиксированным положением верхней части штампа в нижней мертвой точке и жесткой конструкцией станины. Наличие у прессов выталкивателей позволяет:

• уменьшить штамповочные уклоны;
• применять закрытую штамповку;
• применять штамповку выдавливанием.

При штамповке на КГШП в открытых штампах в нижней мертвой точке они не соприкасаются между собой и между ними существует зазор. В связи с этим нет зеркала штампа, а зазор выполняют за счет толщины облойной канавки.

Так как величина хода пресса постоянна, а его нижнее положение фиксировано, то за один ход можно достичь лишь определенной степени деформации. Это условие затруняет выполнение процесса подкатки и протяжки, так как для их осуществления необходимо соответствующее количество ручьев: если на молоте в подкатном ручье заготовка обрабатывается за 6-8 ударов с кантовкой заготовки, то на КГШП необходимо соответствующее количество ручьев (6-8). Поэтому подкатные и протяжные ручьи на прессах не применяются, а при штамповке сложных поковок применяют фасонированные заготовки, перераспределение металла в которых выполнено на другом оборудовании – ковочных вальцах, ГКМ (горизонтально-ковочных машинах), молотах.

Процесс заполнения ручья и образования облоя на прессе происходит за один ход, облой при этом не успевает остыть, а следовательно не позволяет образовать по периметру ручья должного сопротивления вытеканию металла в облой. В результате может наблюдаться значительный выход металла в облой при недозаполненной полости ручья. Это требует более тщательного фасонирования заготовки, обеспечивающего заполнение окончательного ручья преимущественно осаживанием, а не выдавливанием.

Неударный характер работы пресса приводит к ухудшению возможности удаления окалины с заготовки при штамповке, а также способствует заштамповке окалины в поверхность поковки. Усугубляется это еще и тем, что штамповка заготовки происходит за один ход пресса, поэтому для улучшения качества поверхности штампуемых поковок необходимо применять малоокислительный нагрев.

• Относительно высокая точность поковок. Припуски и допуски могут быть примерно на 30%, а штамповочные уклоны в 1,5-2 раза меньше, чем при штамповке на молотах.
• Более высокая производительность – на 30-50% выше, чем на молотах. А с применением средств механизации и автоматизации – выше в 2-2,5 раза.
• Безударный характер работы позволяет применять сборные штампы.
• Более высокая надежность в эксплуатации.
• Возможность применения малоквалифицированной рабочей силы (если при штамповке на молотах требуется штамповщик 5^го-6^го разряда, то при штамповке аналогичных поковок на КГШП 3^го разряда).
• Себестоимость поковок ниже, чем при штамповке на молотах.

Недостатки штамповки на КГШП:

• Меньшая универсальность.
• Невозможность значительного перераспределения металла вдоль оси заготовки.
• Нет условий для выполнения операции подкатки и протяжки заготовки.
• Большее количество ручьев.
• Более сложная конструкция штампов.
• Необходимость очистки заготовок от окалины.
• Дороговизна пресса (дороже молота в 3-4 раза).