Машиностроение

Кузнечно-штамповочное оборудование

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНЫХ АВТОМАТОВ ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

Современный кузнечно-штамповочный автомат является очень сложной машиной, имеющей до 60—70 узлов и более 1000 наименований оригинальных деталей.

Наряду с обычными для кривошипных прессов узлами, такими как кривошипно-ползунный привод (некоторые автоматы имеют привод всех механизмов от кулаков), автоматы имеют ряд специальных узлов: механизм подачи материала, отрезное устройство с переносом заготовки с линии подачи на позицию штамповки, механизм перемещения пуансонной головки (для двухударных машин), механизм переноса' заготовок между позициями (для многопозиционных автоматов), устройство для выталкивания изделий (или промежуточной заготовки) из матриц и при необходимости из пуансонов и ряд других узлов и механизмов, обеспечивающих полностью автоматическую работу машины и безопасность ее обслуживания.

Ниже рассмотрены конструкции некоторых (типовых) узлов автоматов и особенности их расчета применительно к автоматам для холодной объемной штамповки. Расчеты этих узлов рекомендуется проводить согласно указаниям соответствующих руководящих технических материалов (РТМУ), разработанных ЦБК.М. В этих РТМ приведена классификация механизмов, выделены рациональные конструктивные решения и составлены соответствующие им математические модели с учетом жесткости звеньев и зазоров в шарнирах. Решение составленных уравнений применительно к ряду механизмов позволило определить коэффициенты динамичности К, на которые следует умножать статические нагрузки, чтобы учесть динамику нагружения. В ряде случаев приведены формулы для определения К конечных звеньев механизмов скоростей и ускорений.

Зная нагрузки, действующие в узлах, проверяют прочность деталей этих узлов по обычным формулам расчета деталей на прочность, но с подстановкой в них значений нагрузок, полученных с учетом динамики.

Механизм подачи. Для подачи бунтового материала или прутков в рабочую зону автоматов применяют механизмы двух видов роликовой подачи и клещевой подачи

Механизм роликовой подачи отличается относительно простой конструкцией, имеет небольшие подвижные массы, что очень важно при использовании его в быстроходных автоматах, и обеспечивает возможность подачи относительно длинных заготовок при малом угле качания привода обгонной муфты.

К недостаткам механизма роликовой подачи относится обязательная подача заготовки до жесткого упора, которая ведет к пробуксСвке роликов по заготовке и может вызвать повреждение поверхности материала, пригар, разбивку упора и отскок заготовки от упора, что нарушает стабильность длины заготовки.

Механизм роликовой подачи широко используется во всех автоматах для холодной и горячей штамповки, в гибочных автоматах многих видов.

Механизм клещевой подачи применяют в тех случаях, когда подача до жесткого упора (с пробуксйвкой) невозможна или нежелательна, а также для подачи длинных заготовок.

Обеспечивая точную длину подаваемой заготовки, механизм клещевой подачи имеет значительно большие подвижные массы и поэтому не рекомендуется для использования в быстроходных автоматах. Он находит применение в автоматах для изготовления изделий значительной длины (более 15 диаметров заготовки), в универсально-гибочных автоматах всех размеров, а также в гвоздильных автоматах (в этом случае для захвата-заготовки используются не плоские губки, а зубильца).

К преимуществам клещевой подачи по сравнению с роликовой относится более равномерная нагрузка по усилию приводного механизма в течение всего цикла (правка материала осуществляется при обратном ходе подающей каретки).

В очень быстроходных автоматах с числом циклов свыше 300 в минуту величиной Ръ в формуле можно было бы пренебречь, так как фактор преодоления инерции бунта действует только в момент пуска автомата (или включения механизма подачи), а затем разматывающее устройство вместе с бунтом (из-за малой величины времени остановки) начинает непрерывно вращаться, и для нормальной работы автомата требуется установка тормозного устройства постоянного действия.

Наибольшего значения Ри достигает у машин с числом циклов менее 50 в минуту, когда имеет место кратковременный останов бунта после каждой подачи материала.

В некоторых случаях при определении усилия подачи учитывают усилие, потребное для преодоления инерции выпрямленного участка проволоки (от бунта до подающих роликов автомата), однако из-за незначительной величины этого усилия им можно пренебречь.

Для обеспечения вращения подающих роликов в одном направлении применяют обгонные муфты с 5, 7, 9 или 11 роликами либо многокулачковые муфты, которые в последнее время стали широко применяться на автоматах зарубежных конструкции.

При подаче горячего материала используют, как правило, двух- парноролнковый механизм подачи с обязательным обильным охлаждением его водой через валы, на которых закреплены ролики. Для лучшего удаления окалины (ломки ее) на поверхности роликов делают насечку.

Так как большинство автоматов для горячей объемной штамповки работают на прутковом материале и не требуют большого усилия подачи, приводными выполняются нижние ролики.

Расстояния между нагревательным устройством и подачей, а также между подающими роликами и плоскостью реза должны быть минимальными во избежание остывания металла.

Для быстрого удаления нагретого прутка из рабочей зоны автомата, а также для ускоренной его подачи в начале работы целесообразно предусматривать ускоренный привод подающих роликов и возможность реверсирования их вращения.

Механизм отрезки заготовок. Качество поверхности торца заготовки после отрезки (перпендикулярность торца оси заготовки) во всех автоматах и особенно в автоматах, предназнзяен- ных для холодного выдавливания, играет решающее значение, обеспечивая стабильное протекание процесса.

Качественная отрезка дает возможность исключить переход предварительной осадки торцов и тем самым расширить технологические возможности автоматов.

Для отрезки заготовок используют рез открытым ножом, втулочный рез, рез с силовым прижимом заготовки, рез с предварительным надрезом заготовки и, наконец, рез на повышенных скоростях. Последний применяется в новейших автоматах и обеспечивает хорошее качество реза.

По характеру движения ножа механизмы отрезки подразделяют на два вида: с качательным движением ножа и поступательным.

В быстроходных одно- и многопозиционных автоматах для изготовления деталей и заготовок, подлежащих дальнейшей механической обработке (заготовки шариков, болты, торцы которых подрезаются на специальном устройстве), применяют механизм отрезки качательного типа с отрезкой открытым ножом.

Механизм отрезки качательного типа имеет значительно меньшие подвижные массы, чем подобный механизм с поступательным перемещением ножевого штока. Механизм отрезки во втулках нашел широкое применение в автоматах для холодной штамповки гаек и сложных машиностроительных деталей. Механизм отрезки с «ходу» (с большой начальной скоростью) находит применение в современных многопозиционных автоматах для холодной объемной штамповки, так как обеспечивает наиболее высокое качество поверхности торца и перпендикулярность его оси заготовки.

При определении усилия отрезки горячей заготовки пользуются той же формулой, что и при отрезке холодных заготовок, но подставляют в нее значение aBt.

Механизм выталкивания. Такой механизм применяют для удаления отштампованных изделий (или полуфабрикатов на промежуточных позициях) из матриц или пуансонов, либо из тех или других одновременно.

При успешном решении этого вопроса (исключении или резком сокращении продольного изгиба выталкивающего стержня) на автоматах с цельными матрицами практически можно штамповать стержневые изделия без ограничения их длины.

Выталкивание заготовки 12 из пуансонов, расположенных на ползуне 11, осуществляется стержнем 7 через двуплечий рычаг 8, который другим своим концом контактирует посредством ролика с копирной планкой 9, закрепленной на траверсе 10, жестко связанной со станиной автомата. Для всэзможности циклового регулирования начала и конца выталкивания копирная планка 9 имеет продольные пазы, позволяющие осуществлять ее перемещение относительно траверсы 10.

При изготовлении стержневых изделий длиной (20—40) d в цельных матрицах на одно- и многопозиционных автоматах применяют более сложную конструкцию выталкивающего механизма. Выталкивающий стержень 3 с фасонным заплечиком на конце перемещается в направляющей втулке 4, имеющей продольный паз, длина которого несколько больше хода выталкивателя.

Передача движения выталкивающему стержню 3 осуществляется через фасонную часть заплечика, промежуточную деталь 2Г в верхнюю часть которой упирается втулка 1, получающая привод от кулачкового механизма.

Таким образом, выталкивающий стержень на всем пути своего движения не имеет открытых участков и надежно направляется втулкой 4, что полностью исключает его продольный изгиб.

С целью уменьшения шума при работе автомата, величину хода выталкивателей делают регулируемой в зависимости от длины стержня изделий с тем, чтобы избежать отрыва выталкивающего стержня от торца заготовки (см. кинематическую схему двух- ударного холодновысадочного автомата).

В автоматах для горячей объемной штамповки усилие выталкивания принимают в процентном отношении к усилию штамповки на той или иной позиции (оно составляет 5—8 %) или подсчитывают по формулам, приведенным в работе.

С целью исключения произвольного перемещения выталкивающего стержня на выталкивателях ставят специальные тормозные втулки.

Механизм переноса заготовок. В автоматах для холодной и горячей объемной штамповки механизм переноса заготовок между позициями является наиболее ответственным узлом машины, подчас определяющим ее производительность.

Все механизмы переноса заготовок автоматов для холодной объемной штамповки подразделяют на две основные группы: для стержневых изделий и изделий типа гаек. При этом, если в механизмах переноса для стержневых изделий клещи выполняются управляемыми, то для гаечных автоматов надобности в этом нет (исключение составляют автоматы для горячей штамповки гаек).

Каретка 2 механизма переноса получает привод от тяги /, связанной через рычажную систему с кулаком на распределительном валу.

Величина перемещения каретки 2 равна расстоянию между позициями автомата. Захват вытолкнутых из матриц заготовок 8 осуществляется клещами 7,, управление на раскрытие которых в момент штамповки (для пропуска пуансонов) подается от кулаков 3. Каждая пара клещей 7 связана между собой либо зубчатым сектором, либо упорами. Смыкание клещей'на заготовку силовое через пружину 6. Направляющие для перемещения каретки располагаются в корпусе 5, который при смене инструмента может откидываться, открывая свободный доступ к матричному блоку (инструменту) автомата.

Для ручного раскрытия клещей, необходимом в процессе наладки автомата, служит рукоятка 4.

Для обеспечения стабильной работы механизма переноса (исключения потерь заготовок) необходимо насколько возможно уменьшать инерционные усилия, возникающие в процессе работы этого механизма, что достигается уменьшением подвижных масс, а также расширением циклового времени движения с заготовками.

Механизм переноса заготовок типа гаек с неуправляемыми клещами и поворотом заготовок на 180° при переносе между позициями. Возможность поворота заготовок на 180° при переносе между позициями улучшает штампуемость гаек, сложных фасонных деталей и способствует повышению стойкости инструмента, так как известно, что металл в процессе штамповки наиболее сильно упрочняется со стороны движущегося инструмента (пуансонов).

При переносе заготовок между позициями важно точное местоположение заготовок в крайних положениях относительно матриц и пуансонов. Так как привод механизма переноса является многозвенным, всегда возможно набегание погрешностей, величина которых по мере износа узлов сочленений, а также кулачковых пар будет неуклонно возрастать.

Для исключения этих погрешностей на последнем приводном элементе механизма переноса вводят компенсирующий элемент (например, кривошипную шайбу).

От прямого 2 и обратного 1 кулаков получает качательное движение двуплечий рычаг 3, правая часть которого 4 выполнена в виде сектора, сцепляющегося с шестерней 5. Противоположный конец вала, на котором закреплена шестерня 5, заканчивается кривошипной шайбой 6, от которой через тягу 7 приводится в возвратно-поступательное движение каретка механизма переноса 8.

Соотношение тяг, рычага 3 и передаточного отношения сектора 4 и шестерни 5 выбрано таким образом, что за каждое качание двуплечего рычага кривошипная шайба поворачивается на угол 180°, занимая крайние заднее и переднее положения в конечных точках нахождения каретки механизма переноса. В этом случае даже при значительной погрешности в направлении, перпендикулярном перемещению каретки механизма переноса, погрешность в направлении непосредственного перемещения каретки мала, гарантируя точную остановку последней в крайних положениях.

Для стабильной безаварийной работы автоматы должны иметь предохранительные устройства на основных узлах и механизмах. Реле защиты электродвигателя отключает при нагрузке и падении напряжения в сети. Реле давления обеспечивает выключение муфты автомата при падении давления в пневмосети.

Отсутствие подачи воды (в автоматах для горячей штамповки) также вызовет немедленную остановку автомата и отключение системы электронагрева. Должны быть предусмотрены соответствующие блокировки работы механизмов отрезки, переноса заготовок, выталкивания заготовок из матриц и пуансонов и залипания заготовок на пуансонах для машин горячей штамповки. Расчет механизма переноса следует производить на РТМ2 КП51—2—79 «Проектирование и расчет механизма переноса многопозиционных автоматов для холодной объемной штамповки» ЦБ КМ.

К проектированию и расчету механизма переноса приступают после того, как разработан технологический процесс штамповки изделия, решены вопросы выбора параметров и расчета кинематической схемы автомата. Проектирование и расчет ведут в следующей последовательности: 1) исходя из типовых схем и конструкций механизмов переноса выбирают схему, обеспечивающую выполнение заданных технологических переходов и графически определяют основные геометрические размеры узла; 2) разрабатывают конструкцию механизма переноса, на оеновании которой устанавливают размеры звеньев, их массы и другие параметры; 3) рассчитывают цикловую диаграмму механизма; 4) выполняют расчет кинематических параметров механизма переноса; 5) проводят силовой и прочностной расчеты элементов механизма переноса; 6) оценивают точность позиционирования заготовки.

  Обработка металлов давлением. ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

  ПОЛЗУНЫ, ШАТУНЫ И КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ - в штампах листоштамповочных и ...

  Кривошипный пресс. КЛАССИФИКАЦИЯ. ЭЛЕМЕНТЫ КРИВОШИПНОГО ПРЕССА И ...