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

ГКМ существенно отличаются от других кузнечно-прессовых машин наличием штампов с двумя плоскостями разъема и возможностью получения из них поковок более сложной конфигурации из штанги, мерных и немерных, коротких и длинных заготовок. На ГКМ осуществляют следующие технологические операции: высадку, прошивку, просечку, пережим, отрезку, гибку, выдавливание и др.

Штамповка на ГКМ. Назначение и область применения.
Достоинства и недостатки штамповки на ГКМ

По принципу действия различают ГКМ с вертикальным и горизонтальным разъемом матриц (рисунке 1). Рабочий ход ГКМ начинается в тот момент, когда подвижная матрица и высадочный ползун занимают исходное положение I, затем происходит зажим обрабатываемого материала II и движение высадочного ползуна III. После этого ползун и подвижная матрица возвращаются в исходное положение, а деталь перемещается в следующий ручей IV.

ГКМ также конструируют с общим и раздельным приводом блока пуансонов и подвижной матрицы, с одной и двумя подвижными матрицами, с различным исполнением и расположением в машине ползунов, муфт включения, тормозов, ограничителей подачи металла и станин.

Процесс штамповки на этих машинах характеризуется деформированием металла в замкнутых полостях штампа, состоящего из двух матриц и блока пуансонов. Штампы имеют две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. Одна плоскость разделяет блок матриц, а вторая проходит между торцами пуансонов и рабочих полостей матриц. В блоках матриц образуется несколько параллельных ручьёв, а в блоке пуансонов устанавливается соответствующее количество пуансонов.

Рисунок 1 – Перемещение исполнительных механизмов ГКМ при
вертикальном (а) и горизонтальном (б) разъемах матриц

1 – подвижная матрица; 2 – неподвижная матрица; 3 – блок пуансонов

Несмотря на широкое распространение и важные технологические преимущества ГКМ, они имеют и недостатки, являющиеся следствием их универсальности: разнообразие и сложность технологических движений, которые должна совершать заготовка при штамповке в многоручьевых штампах, затрудненный доступ к ручьям штампов. Эти недостатки усложняют труд штамповщика на ГКМ, во многих случаях приводят к серьезным затруднениям при автоматизации машин и не позволяют увеличить быстроходность ГКМ.

ГКМ с вертикальным разъемом матриц составляют подавляющее большинство всего мирового парка ГКМ. Наиболее отработанной и получившей широкое применение в отечественных и зарубежных машинах усилием > 2,5 МН является схема, показанная на рисунке 2.

Конструктивная схема изучаемой модели ГКМ с вертикальным разъемом матриц, представленной на рисунке 2, характеризуется общим приводом блока пуансонов и одной подвижной матрицы, расположением хобота высадочного ползуна под коленчатым валом, а хобота бокового ползуна – над ним, установкой приводного вала за коленчатым в горизонтальной плоскости, применением пневматической фрикционной муфты включения и ленточного тормоза, смонтированных на приводном валу, ребристым исполнением станины.

Привод машин – электродвигательный с маховиком. Система управления – электропневматическая. Управление работой машины – кнопочное или от педали.

Рисунок 2 – Кинематическая схема ГКМ

1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – фрикционная пневматическая муфта включения; 4 – маховик; 5 – тормоз; 6 – приводной вал; 7 – зубчатая передача; 8 – шатун; 9 – высадочный ползун; 10 – блок пуансонов; 11 – подвижная и неподвижная матрицы; 12 – зажимной ползун; 13 – тяга; 14 – предохранительный механизм; 15 – боковой ползун; 16 – кулачок; 17 – упорные роликовые подшипники; 18 – главный вал

Работа ГКМ, показанной на рисунке 2, осуществляется следующим образом. Движение от электродвигателя 1 посредством клиноременной передачи 2 передается маховику 4, установленному консольно на левом конце приводного вала 6. В маховик 4 встроена фрикционная пневматическая муфта включения 3, при включении которой происходит передача крутящего момента с приводного вала на коленчатый вал.

На приводном валу расположены также пневматический ленточный или колодочный тормоз 5 главного привода и малая шестерня зубчатой передачи 7. С помощью тормоза 5 осуществляется остановка подвижных частей ГКМ. Через шестерню зубчатой передачи 7 вращение от приводного вала передается на коленчатый вал, который через шатун 8 сообщает возвратно-поступательное движение высадочному ползуну 9. Высадочный ползун с помощью закрепленного на нем блока пуансонов 10 совершает работу деформации поковки.

Кривошипные прессы. Общие сведения.

Кривошипно-шатунный механизм

Исходной величиной при выборе размеров звеньев КШМ является величина полного хода ползуна, заданная стандартом или по техническим соображениям для тех типов машин, у которых максимальная величина хода ползуна не оговаривается (ножницы, автоматы и др.).

КШМ используется также и в ГКМ – Горизонтально-ковочная машина. ГКМ.

На рисунке введены следующие обозначения: dО, dА, dВ – диаметры пальцев в шарнирах; е – величина эксцентриситета; R – радиус кривошипа; L – длина шатуна; ω – угловая скорость вращения главного вала; α – угол недохода кривошипа до КНП; β – угол отклонения шатуна от вертикальной оси; S – величина полного хода ползуна.

По заданной величине хода ползуна S (м) определяется радиус кривошипа:

R = S/2 (м)

Для аксиального кривошипно-шатунного механизма функции перемещения ползуна S, скорости V и ускорения j от угла поворота кривошипного вала α определяются следующими выражениями:

S = R [1 - cosα + (λ/4)(1 - cos2α)], (м)

V = ω R [sinα + (λ/2)(sin2α)], (м/с)

j = ω² R [cosα + λ cos2α], (м/с²)

Для дезаксиального кривошипно-шатунного механизма функции перемещения ползуна S, скорости V и ускорения j от угла поворота кривошипного вала α соответственно:

S = R [1 - cosα + (λ/4)(1 - cos2α) + k ? sinα + 0,5 (k² λ²)/(1+ λ)], (м)

V = ω R [sinα + (λ/2)(sin2α) + k λ cosα], (м/с)

j = ω² R [cosα + λ cos2α - k λ sinα], (м/с²)

где λ – коэффициент шатуна, значение которого для универсальных прессов определяется в пределах 0,08…0,014;
ω– угловая скорость вращения кривошипа, которая оценивается, исходя из числа ходов ползуна в минуту (с^-1):

ω = (π n) / 30

У кривошипного пресса номинальное усилие не выражает действительного усилия, развиваемого при помощи привода, а представляет собой предельное по прочности деталей пресса усилие, которое может быть приложено к ползуну. Номинальное усилие соответствует строго определенному углу поворота кривошипного вала. Для кривошипных прессов простого действия с односторонним приводом за номинальное принимается усилие, соответствующее углу поворота α = 15…20^о, считая от нижней мертвой точки.