Гидравлические листоштамповочные прессы

24 Августа 2012

По технологическому назначению листоштамповочные прес­сы подразделяют на прессы простого, двойного и тройного дейс­твия. Прессы простого действия (с одним рабочим ползуном) предназначены для выполнения операций листовой штамповки: вырубки, пробивки, гибки, неглубокой формовки и вытяжки с прижимом фланца гидравлической подушкой, встроенной в стол. Прессы двойного действия с двумя ползунами (прижимным на­ружным и вытяжным внутренним) предназначены для операций глубокой вытяжки, требующих прижима фланца листовой заго­товки. В прессах тройного действия кроме двух ползунов, как у прессов двойного действия, предусматривается дополнительный третий ползун в столе пресса для проведения операций глубокой вытяжки с противодавлением.
По конструкции станины прессы подразделяются на колонные и рамные, одностоечные и двухстоечные. В зависимости от числа по­зиций листовой штамповки прессы могут быть однопозиционными и многопозиционными.
Привод прессов для штамповки листовых заготовок в холодном состоянии преимущественно насосный с насосами постоянной и регулируемой подачи. Для штамповки листа в горячем состоянии применяют насосно-аккумуляторный привод, обеспечивающий по­вышенную скорость рабочего хода.
Одностоечные прессы силой от 0,4 до 2,5 МН по ГОСТ 9753-86 имеют два конструктивных варианта: 1-го исполнения – правиль­ные, 2-го исполнения – базовые с гидроподушкой, с гидроподушкой и шиберным устройством, с поворотным столом. Ход ползуна прес­са силой 1 МН с насосным приводом составляет 500 мм, скорость хода приближения – 125-250 мм/сек., рабочего хода – 16-32 мм/сек., возвратного – 110-350 мм/сек.
Основные параметры и размеры прессов колонной конс­трукции с номинальной силой от 0,4 до 20 МН регламентируются ГОСТ 7901-86.
Вытяжные прессы рамной двухстоечной конструкции изго­товляют с номинальной силой от 1 до 4 МПа, наибольшим ходом 1500-2500 мм, скоростью холостого хода приближения 350 мм/сек., рабочего – регулируемой от 225 до 130 мм/сек., что обеспе­чивает время цикла от 12 до 26 сек.
Также на российском рынке предлагаются гидравлические вы­тяжные и дыропробивные прессы фирмы Lasco (Германия) серии LZP силой 5-31,5 МН с индивидуальным насосным приводом.
Листоштамповочные прессы двойного действия, колонно­го исполнения станины с гидроподушкой в столе выпускают но­минальной силой вытяжной поперечины от 0,8 до 6,3 МН с тремя ступенями нагружения величиной примерно 1/3, 2/3 и 1 номи­нальной силы. Прижимная поперечина обеспечивает силу от 0,5 до 1 МН соответственно. Ход поперечин – 1700-2500 мм. Скорость холостого хода приближения – 200-300 мм/сек. рабочего хода вы­тяжной поперечины 20-33 мм/сек. при насосном приводе и 100 мм/сек. при насосно-аккумуляторном.
Прессы одностоечные со средствами механизации и ав­томатизации обладают широкими технологическими возможнос­тями. Их используют для выполнения листовой штамповки, гибки, отбортовки и вытяжки, прошивки, протяжки или калибровки отверс­тий; обработки неметаллических материалов и прессования метал­лопорошков, монтажно-запрессовочных операций.
Прессы оснащаются гидроподушкой, выполняющей функции нижнего выталкивателя и прижима заготовки при вытяжке, а также универсальными средствами механизации: поворотными делитель­ными столами и задающе-сталкивающими (шиберными) устройс­твами для штучных заготовок.
Все узлы одностоечного пресса собраны на открытой С-образной станине сварной конструкции. Станина имеет верхнюю и ниж­нюю консоли и вертикальную стойку, внутри которой размещается бак для рабочей жидкости. На фланце бака закреплен гидроагрегат, содержащий насос с регулируемой подачей, электродвигатель и блок распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры. Сбоку на стойке пресса укреплен электрошкаф, в котором собраны электропанели управления.
Узлы механизации устанавливаются на нижней консоли: по­воротный стол закрепляется на базовом столе пресса, шиберное устройство – сбоку. Поворотный стол имеет зубчато-рычажный ме­ханизм периодического движения планшайбы, обеспечивающий остановку ее в двенадцати рабочих позициях. Привод поворотного стола – от гидромотора с регулируемой частотой вращения.
Шиберное устройство представляет собой боковой гидравли­ческий цилиндр, связанный с ползуном шиберного инструмента, верхняя часть которого выполнена в виде стола для расположения на нем магазина штучных заготовок. Ползун соединен также с план­кой сталкивателя готовых изделий с поверхности штампа. Прессы с шиберным устройством и поворотным столом оснащаются специ­альным ограждением рабочей зоны.
Прессы двухстоечные вытяжные простого действия предна­значены для холодной вытяжки полых изделий. На них можно осу­ществлять вытяжку на провал с выдачей готового изделия через окно в задней стенке стола, вытяжку изделия с ограничением и последующим выталкиванием через матрицу на поверхность сто­ла пресса выталкивателем, вытяжку на провал с обрезкой верхней части вытянутого изделия и с механизированным удалением обре­занной части изделия.
Конструкция станины прессов рамная, со стяжными колон­нами и стойками, что обеспечивает достаточную жесткость, удобство регулировки зазоров в направляющих ползуна и по­лучение изделий с минимальной разностенностью. Основные силовые детали станины: стол и верхняя поперечина стальные, стойки чугунные.
Под столом пресса расположен механизм выгрузки изделий качающегося типа с самостоятельным приводом. Работа его со­гласована с циклом работы пресса. С фронта пресса установлен механизм загрузки заготовки. Заготовки загружаются горизон­тально, а механизм поворачивает их в вертикальное положение и переносит в зону штампа. Механизмы загрузки и выгрузки вы­полнены таким образом, что обеспечивают работу пресса как с одним, так и с двумя пуансонами. Если производится вытяжка с обрубкой верхней части полуфабриката, за прессом устанавли­вается механизм удаления обрубленного конца. Для установки и смены инструмента прессы оборудованы консольным краном.
Прессы листоштамповочные двойного действия (колон­ные) предназначены для холодной и горячей вытяжки деталей типа днищ, сосудов, резервуаров, котлов и других деталей из тол­стого листа. Например, конструкция пресса номинальной силой 20/10 МН предназначена для горячей вытяжки изделий макси­мальным диаметром до 4000 мм из листовых заготовок. Пресс имеет две поперечины-ползуна: наружный прижимной и внут­ренний вытяжной, а также нижний выталкиватель, который может выполнять функции гидроподушки. Также пресс может работать в режиме простого действия силой 30 МН при смыкании ползунов гидромеханическим замком.
Гидропривод пресса насосный, расположен на верхней попере­чине пресса. Сила прижима регулируется. Рабочая жидкость – ми­неральное масло.
Скорость хода приближения составляет 135 мм/сек., рабочего хода внутреннего ползуна – 25 мм/сек., возвратного хода наружно­го ползуна – 80 мм/сек., внутреннего – 70 мм/сек.
На прессах моделей П238А, П239А предусматривается выполнение вырубных работ при комплектации их достаточно надежной системой, воспринимающей гидравличес­кие удары, неизбежные при мгновенном сбросе давления.
Отличительная особенность конструкции прессов – наличие прижимной поперечины и гидроподушки, позволяющих работать на прессе по схеме двойного и тройного действий. При работе по схеме тройного действия один пресс заменяет два пресса, рабо­тающих по схеме двойного действия. Прессы тройного действия позволяют значительно расширить технологические возможности производства.
Станина прессов состоит из верхней и нижней поперечин, со­единенных между собой четырьмя колоннами. Колонны соединены с поперечинами при помощи разъемных гаек. На верхней попере­чине смонтированы три главных и четыре прижимных цилиндра. Вытяжная поперечина направляется четырьмя колоннами при по­мощи бронзовых разъемных втулок. Верхняя прижимная поперечи­на направляется четырьмя бронзовыми направляющими втулками и специальными колоннами, жестко закрепленными в вытяжной поперечине. Возвратный ход поперечин (и вытяжной, и прижим­ной) осуществляется двумя цилиндрами, укрепленными на нижней поперечине – основании пресса.
Выдвижной стол для подачи нагретых листовых заготовок смон­тирован на нижней поперечине станины пресса. Стол имеет возмож­ность выдвигаться из рабочей зоны пресса на специальный мост, одна сторона которого прикреплена к станине, а другая опирается через башмаки на фундамент. Стол перемещается двумя цилиндрами плун­жерного типа. Движение стола в конце хода замедляется дросселиро­ванием потока жидкости в цилиндре привода перемещения стола.
Стол стальной кованый состоит из нескольких частей, сваренных электрошлаковым способом, закреплен четырьмя винтами в нижней поперечине – основании пресса. В основании пресса смонтирова­на гидроподушка (она же служит центральным выталкивателем), со­стоящая из двух цилиндров, двух неподвижных и одной подвижной вспомогательных поперечин и четырех несущих колонок. Цилиндры укреплены в подвижной поперечине и перемещаются с ней при ра­боте гидроподушки. Плунжеры цилиндров укреплены в неподвижных поперечинах, которые в свою очередь связаны с помощью колонок с вытяжной поперечиной пресса.
Гидропривод прессов насосный (рабочая жидкость – минераль­ное масло) для прессов силой менее 2 МН, а для прессов силой 2,5 и 3,15 МН предусмотрена возможность привода от НАС. Системы гидропривода и релейного электрического управления обеспечива­ют работу пресса по схеме двойного и простого действия; при этом возможны три режима работы: без гидроподушки, с гидроподуш­кой и автоматическим возвратом, с гидроподушкой без автомати­ческого возврата. На каждом из этих режимов предусмотрено три ступени деформирующих сил в пропорции примерно 1/3, 2/3 и 1 номинальной силы.
Прессы листоштамповочные отбортовочные с ЧПУ предназначены для выполнения различных операций листовой штамповки: гибки листов в разных плоскостях и на разные углы в закрытых и открытых штампах (универсальная гибка), последовательной отбортовки труб и деталей типа днищ, гибки различных профилей, штамповки днищ, от­бортовки фланцев и цилиндрических обечаек.
Правильные, растяжные и обтяжные прессы относятся к спе­циальному оборудованию. Многообразие деталей в машиностро­ении, подвергаемых правке вследствие коробления, требует при­менения правильных прессов различных конструкций. Наиболее эффективно использовать для правки гидравлические прессы, так как они позволяют регулировать силу и перемещение рабочего зве­на (ползуна) с большой точностью.
По основным параметрам и размерам ГОСТ 9753-88 освоен выпуск правильных гидравли­ческих одностоечных прессов с ручным управлением (исполнение 1) силой от 0,1 до 4 МН, оснащенных съемными правильными сто­лами. Столы комплектуются приспособлениями для точной правки: призмами, центрами, передвижными каретками.
Для правки проката и крупногабаритных сварных конструкций используют более мощные специальные правильные прессы силой до 15 МН колонного или портального типа, оснащенные устройства­ми перемещения выправляемой детали относительно правильного инструмента. Подобные прессы выпускают и фирмы Dunkes (Гер­мания), LBM (Франция), Galdabinu (Италия) и др. Фирма Dunkes предлагает также широкую номенклатуру гидравлических листоштамповочных прессов с ЧПУ силой от 1,0 до 15 МН для вытяжки, гибки, правки, гидроформовок.
Для гидравлических правильных прессов обычно применяют насосный безаккумуляторный привод с насосами постоянной или переменной подачи.
Последние два десятилетия в связи с развитием вычисли­тельной техники и средств автоматического контроля в услови­ях массового и серийного производства за рубежом и в нашей стране находят широкое применение автоматические правиль­ные прессы с ЧПУ и комплексы на их основе. Наиболее широко они используются для правки высокоточных деталей: распреде­лительных и коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, полуосей, шпинделей и т. д. Это дает возможность повысить про­изводительность труда от 2 до 8 раз при высокой стабильности допусков деталей по биению.
В России и других странах разработаны и выпускаются по заказам предприятий специализированные правильные автома­тические прессы и комплексы с ЧПУ силой от 0,63 до 6,3 МН, обеспечивающие возможность автоматической правки валов по 1-7 сечениям с точностью до 0,02-0,06 мм.
Основным направлением развития и совершенствования ав­томатического правильного прессового оборудования является создание правильных центров с системами диалогового режима работы, диагностики возникающих неисправностей, с возможнос­тью оперативной переналадки на правку любой детали из определенной группы, выполнения дополнительного контроля деталей на наличие трещин, маркировки и разбраковки и автоматической ре­гистрации результатов работы.
Для правки тонколистового проката из алюминиевых сплавов, титана, сталей и сплавов с особыми физическими свойствами ис­пользуют правильно-растяжные прессы с силой растяжения от 0,1 до 10 МН. Прессы имеют рамную конструкцию станины. При прав­ке концы листа зажимаются в головках, одна из которых (правая) во время растяжения листа неподвижна, но может переставляться в зависимости от длины листа; другая (левая) перемещается под действием гидравлического цилиндра. В результате перемещения одной из головок в сторону, противоположную от неподвижной го­ловки, зажатый в них лист растягивается и правится. При правке лист пластически удлиняется на 2-3%. Качество правки высокое. В отличие от других способов правки сохраняется высокое качество поверхности листа. Прессы оборудуются цепными транспортерами для подачи листов в зажимные губки и пневмовакуумными захва­тами для подачи листов из стопы к цепному транспортеру и скла­дирования выправленных листов в другую стопу. Для правки полос из рулона используют головки с гладкими губками, не оставляющие отпечатков на поверхности полосы. Перед правкой растяжением необходимо выправить рулонную кривизну. Высокопрочные листы и полосы правят комбинированными способами: растяжением с изгибом, растяжением с проглаживанием валками, растяжением с нагревом. Для снижения степени деформации и повышения од­нородности ее распределения по длине и ширине листа можно при правке использовать дифференциальное растяжение.
Для правки прессованных профилей и труб фасонного сечения используют правильно-растяжные прессы с поворотными механиз­мами, встраиваемыми в одну или обе зажимные головки. Правка профилей сопровождается раскруткой и растяжением. Профили из алюминиевых сплавов правят в холодном состоянии, а из титана и высокопрочных сталей и сплавов – в горячем состоянии. Правиль­но-растяжные прессы для профилей изготавливают с силой от 0,5 до 15 МН и крутящим моментом при раскрутке до 550 кНм.
Прессы для растяжки плит изготавливают с силой растяжения от 20 до 136 МН. Эти прессы имеют станину колонной конструкции с гидравлическими цилиндрами, расположенными на осях колонн. Две растяжные головки могут при перестановке в зависимости от длины плиты перемещаться вдоль колонн, а при растяжении жестко скрепляться с ними. В некоторых конструкциях для перестановки головки на расстояние, соответствующее длине растягиваемой пли­ты, используют специальные разрезные проставки.
Независимо от назначения все правильно-растяжные прессы имеют насосный безаккумуляторный гидравлический привод и сов­ременные конструкции – системы ЧПУ. Для предотвращения поло­мок в момент внезапного обрыва листа, профиля или плиты прессы оборудуют амортизаторами. Величина пластической деформации при правке назначается в зависимости от степени искривленности материала. Необходимая суммарная упругая и пластическая дефор­мация обеспечивается регулировкой величины силы растяжения.

Ю.А. Бочаров, д.т.н., профессор МГТУ им. Н.Э.Баумана
Журнал "РИТМ", апрель 2009

Литература:

1. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование. – М.: Акаде­мия, 2008.-480 с.
2. Машиностроение: энциклопедия. – Т. IV: Машины и оборудование кузнечно-штамповочного и литейного производства / [ЮА Бочаров. И.В. Матвеенко и др.; под ред. Ю.А. Бочарова и И.В. Матвеенко]. – М.: Машиностроение, 2005. – 960 с.