меганьютонов (МН). Их применяют для осуществления разных технологиче- ских операций: ковки; объемной и горячей штамповки; холодной листовой штамповки; выдавливания прутков, труб и профилей; разделки и ломки прока- та; прессования порошков; переработки пластмасс и других неметаллических материалов.
По структурному строению гидравлические прессы подразделяют на прес- сы простого, двойного, тройного действия и автоматы. Прессы простого дей- ствия имеют один главный рабочий орган – подвижную поперечину. Прессы двойного (тройного) действия содержат в своей структуре два (три) рабочих органа для выполнения различных приемов – прижима заготовки, ее деформи- рования и т.п. Для них весьма важным является согласованность работы от- дельных механизмов, последовательность действия которых определена цикло- граммой. Гидравлические прессы-автоматы относятся к оборудованию многократного действия, например прессы-автоматы для чистовой вырубки.
По конструктивному исполнению все прессы подразделяют на: колонные и рамные (одно- и двухстоечные); вертикальные и горизонтальные; открытые и закрытые; с верхним и нижним расположением рабочего цилиндра; одноци- линдровые и многоцилиндровые (для получения большой мощности и несколь- ких ступеней давления).
По технологическому назначению прессы подразделяют на:
- ковочные (для осадки, протяжки, прошивки и т.п.), в большинстве – наи- более быстроходные (скорость более 0,3 м/с) вертикальные прессы в колонном исполнении с наибольшим ходом подвижной поперечины, относительно боль- ших габаритных размеров с номинальным усилием до 100-150 МН;
- штамповочные (для объемной горячей и холодной штамповки крупнога- баритных деталей сложной конфигурации), жесткие многоколонные (восемь и более) прессы с относительно небольшими скоростью и величиной хода;
- для холодного и горячего выдавливания номинальным усилием 10- 120 МН, в большинстве своем имеющие рамную конструкцию с выталкивате- лем;
- для листовой горячей и холодной штамповки усилием 20-45 МН, обычно колонного типа, простого или двойного действия для глубокой вытяжки и гиб- ки; - для разделки и ломки проката усилием до 50 МН, обычно имеют четы- рехколонную горизонтальную станину;
- для пакетирования и брикетирования металлических отходов листоштам- повочных и механических цехов, имеют горизонтальные, коробчатого типа станины и два рабочих цилиндра (продольный и поперечный);
- для прессования порошков;
- для переработки пластмасс и неметаллических материалов.
4.2 Конструкции основных узлов и элементов
открытого и закрытого типа, колонные и рамные.
Одностоечные станины открытого типа изготовляют литьем или сваркой в виде одной детали (рисунок 4.3, а) и составными (рисунок 4.3, б), которые со- бирают из двух или более деталей и стягивают шпильками (колоннами). Мате- риал станин, как правило, углеродистая сталь.
а б
а – цельная; б – составная
1 – шпилька; 2 – верхняя поперечина; 3 – стойка; 4 – нижняя поперечина Рисунок 4.3 – Конструкции открытых одностоечных станин
Составная станина состоит из верхней 2 и нижней 4 поперечин и стойки 3, которые стянуты шпильками 1.
Составные одностоечные станины применяют в прессах с номинальными усилиями до 5000 МН. Особое внимание обращают на силу предварительной затяжки стяжных шпилек. В некоторых случаях она превышает номинальное усилие пресса на 20 %. с целью обеспечения нераскрытия стыков при приложе- нии силы, равной номинальному усилию, с учетом допустимого эксцентрисите- та. Предварительная затяжка существенно снижает упругую деформацию ста- нины, в связи с этим стяжные шпильки часто применяют в цельных литых одностоечных станинах.
Станины колонного типа (рисунок 4.4) применяют в гидравлических прессах, предназначенных для выполнения всех видов кузнечно-штамповочных работ. Их конструкции содержат верхнюю и нижнюю неподвижные поперечи- ны и стягивающие их колонны. Такая станина достаточно легкая, обеспечивает хороший обзор и доступ к рабочему пространству пресса.
а б
а – схема станины; б – схемы расположения колонн Рисунок 4.4 – Конструкция колонной станины
В зависимости от номинального усилия и технологического назначения гидравлического пресса конструкции верхней и нижней поперечин имеют свои характерные особенности. Верхняя поперечина в гидравлических прессах предназначена для замыкания станины в виде единой рамы и установки рабо- чих цилиндров. Она может быть литой или сварной соответственно из стально- го литья или катаной стали (рисунок 4.5).
а б
а – литая; б – сварная
Рисунок 4.5 – Конструкции верхней поперечины
Высоту верхней поперечины устанавливают в зависимости от диаметра d колонн и принимают h = (2,5-3,5)d. Она имеет гнезда для установки рабочих, а в некоторых случаях возвратных и уравновешивающих цилиндров, а также для колонн. Минимальную ширину верхней поперечины устанавливают в зависи- мости от размеров рабочих цилиндров. Верхняя поперечина имеет сечение ко-
от диаметра колонн h = (2,5-3,5)d, ее материал – стальное литье или катаная сталь. Для установки пресса на фундамент нижняя поперечина имеет консоли, примыкающие к гнездам для колонн и обеспечивающие устойчивость пресса.
Колонны соединяют верхнюю и нижнюю поперечины и образуют единую рамную конструкцию. Колонны диаметром до 600-800 мм изготовляют сплош- ными, а свыше 800 мм часто делают пустотелыми с внутренними отверстиями диаметром до 350 мм. Материал колонн – вязкая углеродистая сталь, содержа- щая 0,30-0,45 % углерода и 1,5-2,0 % никеля. Колонны гидравлических прессов служат в качестве направляющих подвижной поперечины, поэтому шерохова- тость их поверхности должна соответствовать параметру Ra = 0,04 мкм. Жест- кость всей станины зависит от конструкции соединения поперечин с колоннами и затяжки.
Станины закрытого (рамного) типа применяют в гидравлических прес- сах, предназначенных для переработки пластмасс, листовой штамповки и т.п.
Их изготовляют литьем и сваркой из стальных листов цельными или составны- ми. По конструкции станины закрытого типа гидравлических прессов анало- гичны станинам кривошипных прессов. В станинах закрытого типа хуже обзор и доступность к рабочему пространству.
Горизонтальные станины в большинстве случаев – станины колонного типа. Передняя и задняя неподвижные поперечины соединены колоннами и их устанавливают, как правило, на общей сварной раме. Колонны станины – это направляющие для подвижной поперечины пресса. Прессы для пакетирования и брикетирования имеют горизонтальные станины коробчатого типа.
4.2.2 Подвижные поперечины гидравлических прессов
Подвижная поперечина гидравлического пресса предназначена для уста- новки и крепления верхнего рабочего инструмента, а также передачи сил со стороны рабочих цилиндров на деформируемую заготовку (рисунок 4.6). Ее из- готовляют литой или сварной из нескольких деталей соответственно из сталь- ного литья или катаной стали. По форме и размерам она соответствует, как правило, верхней поперечине. Высоту направляющих гнезд подвижной попере- чины рекомендуют принимать равной h = (2,5-3,5)d. Для направления ее дви- жения в направляющие гнезда вставляют разрезные втулки с толщиной стенок 20-25 мм, изготовленные из чугуна СЧ 12 или СЧ 15. Высота каждой втулки примерно равна диаметру колонны. Шероховатость внутренней поверхности втулки имеет параметр Ra = 0,04 мкм. Поверхности направляющих втулок сма- зывают, для чего установлены масленки. В крупных прессах для равномерного распределения давлений на колонны при эксцентричном приложении деформи-
рующей силы боковые поверхности направляющих втулок выполняют сфери- ческими.
Рисунок 4.6 – Конструкция подвижной поперечины
Крепление плунжеров рабочих цилиндров с подвижной поперечиной осу- ществляют следующими способами.
1) Жесткое соединение плунжера рабочего цилиндра целесообразно в прессах с одним плунжером. При наличии нескольких плунжеров жесткое кре- пление потребовало бы высокой степени точности размеров, определяющих расположение гнезд для крепления плунжеров в подвижной поперечине и ра- бочих цилиндров в верхней поперечине. Малейшая неточность вызывает пере- косы при монтаже, что приводит к преждевременному и неравномерному изно- су уплотнений, которое усугубляется возможностью эксцентричного приложения деформирующей силы. Учитывая это, в многоцилиндровых прес- сах не рекомендуют жесткое крепление плунжеров рабочих цилиндров.
2) Непосредственное шарнирное соединение плунжеров с подвижной по- перечиной удобно при монтаже и позволяет увеличить срок службы уплотне- ний по сравнению с жестким креплением. Поэтому его применяют в прессах для ковки. Однако в шарнирной пяте возникает значительный момент трения при перекосах поперечины, что вызывает также неравномерный износ уплотне- ний и направляющей втулки плунжера. При шарнирном соединении плунжеров с подвижной поперечиной необходимое направление обеспечивают втулки. В трехцилиндровых гидравлических прессах средний плунжер, как правило, име- ет жесткое соединение, а боковые – шарнирное.
3) Соединение плунжеров боковых рабочих цилиндров с подвижной попе- речиной в крупных гидравлических прессах осуществляется посредством про- межуточных стержней, называемых пестами. При таком конструктивном реше-
Как и в кривошипных прессах, движение подвижной поперечины (ползу- на) в прессах с рамной станиной осуществляется направляющими, что более желательно, так как позволяет по мере износа направляющих выбирать зазор.
4.2.3 Рабочие и возвратные цилиндры гидравлических прессов
Исполнительным механизмом гидравлических прессов являются силовые гидроцилиндры прямолинейного движения (рисунок 4.7), которые применяют в качестве рабочих и возвратных. Гидроцилиндры плунжерного или дифферен- циально-плунжерного типа (рисунок 4.7, а, б) являются цилиндрами простого действия. Рабочий цилиндр дифференциально-плунжерного типа применяются в случае, когда через плунжер должна проходить заготовка или инструмент.
Гидроцилиндр поршневого типа (рисунок 4.7, в) является цилиндром двойного действия. Рабочим элементом в большинстве случаев служит плунжер или шток с поршнем, а в некоторых конструкциях – подвижный корпус.
а б в
а – плунжерный; б – дифференциально-плунжерный; в – поршневой Рисунок 4.7 – Типы гидроцилиндров
Конструкцию рабочего цилиндра в значительной степени предопределяет технология его изготовления и расположение на прессе. Форма днищ у литых цилиндров преимущественно плоская, а у кованых – скругленная. Внутренний диаметр рабочего цилиндра на 10-15 мм больше диаметра плунжера. Для обес- печения направления движения плунжеров (рисунок 4.8) в рабочий цилиндр за- прессовывают бронзовые (БрОЦС6-6-3) втулки высотой 3/4d, где d – диаметр плунжера. Параметр шероховатости внутренней поверхности втулки Ra = 0,04 мкм, а поле допуска Н7. В качестве материала для рабочих цилиндров
используют высококачественную сталь, содержащую 0,30-0,35 % углерода, в некоторых случаях сталь, легированную 1,5-2,0 % никеля.
Рисунок 4.8 – Крепление рабочего цилиндра в верхней поперечине
Чтобы уменьшить концентрацию напряжений толщину днища рабочего цилиндра принимают в 1,5-2 раза больше толщины стенки с плавными перехо- дами от стенок к днищу. На наружной поверхности в верхней и нижней частях цилиндра предусматривают посадочные пояски, диаметр которых меньше диа- метра гнезд поперечин на величину упругой деформации цилиндра под дейст- вием номинального давления жидкости. Прочность гидравлического цилиндра во многих случаях определяют форма и качество переходной галтели, соеди- няющей стенку с фланцем. Разрушение рабочего цилиндра часто происходит в результате образования усталостных трещин.
Плунжер рабочего цилиндра выполняют сплошным или пустотелым. Па- раметр шероховатости боковой поверхности плунжера не должен превышать Ra = 0,04 мкм, а точность размеров – соответствовать седьмому квалитету.
Возвратные и уравновешивающие цилиндры изготовляют коваными из стали 45 или литыми.
4.2.4 Столы гидравлических прессов
Гидравлические прессы часто оборудуют выдвижными столами для удоб- ства установки инструмента, подачи заготовок в рабочее пространство и удале- ния отштампованных поковок. Материалом выдвижных столов служит сталь- ное литье. Для перемещения стола пресса используют электрический или гидравлический привод. В последнем случае стол перемещается на величину до двух метров с помощью двух гидравлических цилиндров, расположенных по обе его стороны. Направляющие при этом устанавливают в нижней поперечине пресса и регулируют сменными накладками. Для защиты направляющих от окалины на нижней поперечине имеются щитки, прикрепленные к концам сто-
полагают на оси пресса. Для предотвращения попадания грязи и окалины на поверхность плунжера выталкивателя последний рекомендуют делать непод- вижным, а корпус цилиндра выталкивателя – подвижным. Возвратный ход вы- талкивателя осуществляется под действием собственной силы тяжести или с помощью специальных цилиндров обратного хода.