Оборудование для штамповки листового металла

Обновлено: 13.05.2024

Листовая штамповка предназначается для получения изделий из листового, ленточного и полосового материала без значительного изменения толщины заготовки. Деформирование производится в холодном состоянии, а при обработке листа толщиной свыше 10 мм и малопластичных материалов — в горячем или подогретом виде.

В качестве машин при листовой штамповке применяют кривошипные, фрикционные и гидравлические прессы следующих видов:

прессы простого действия для вырубки, гибки и простой вытяжки, имеющие только один ползун, на котором укрепляют пуансон;
прессы двойного действия для вытяжки, гибки, формовки с двумя ползунами. Наружный ползун обеспечивает прижим листовой заготовки, внутренний ползун выполняет основную операцию штамповки.

1. Кривошипные прессы

Наибольшее распространение в листовой штамповке получили кривошипные прессы: одностоечные с постоянными или со сменными столами, одно- и двухкривошипные открытые и закрытые, двухстоечные с открытым и закрытым двигателем и др. Могут применяться также электромагнитные, гидравлические, пневматические и винтовые прессы. Кривошипные прессы для листовой штамповки могут создавать усилие от 0,005 до 80 МН, но бывают и более мощные.

В зависимости от числа ползунов кривошипные прессы могут быть простого (один ползун), двойного (два ползуна) и тройного (три ползуна) действия. По числу кривошипов, приводящих в действие ползун, — одно-, двух- и четырехкривошипные. Прессы могут быть наклоняемыми (рис. 1) и ненаклоняемыми. Наклон пресса облегчает удаление изделий из штампа.

Рис. 1. Пресс однокривошипный простого действия открытый наклоняемый модели КД2326К: 1 — электрошкаф; 2 — маховик-ползун; 3 — верхняя плита ползуна; 4 — нижняя плита; 5 — пульт управления; 6 — наклоняемая часть; 7 — основание; 8 — электродвигатель.

У открытых прессов рабочая зона доступна с трех сторон. У закрытых прессов с повышенной жесткостью доступ в рабочую зону спереди и сзади, а в боковых стойках выполняются окна для автоматической подачи ленты. У одностоечных прессов станина выполнена в виде единой стойки, у двухстоечных между стойками имеется пространство.

Рис. 2. Схема пресса двойного действия

Пресс двойного действия (рис. 2) имеет перемещающийся в направляющих корпуса 1 наружный ползун 4, к которому прикреплен складкодержатель 5, обеспечивающий в процессе штамповки необходимый прижим листовой заготовки 8 к матрице 7. Внутренний ползун, к которому крепится пуансон 6, обеспечивает выполнение основной операции штамповки — вытяжку. В кривошипных и эксцентриковых прессах давление складкодержателя достигается устройством, обычно состоящим из роликов 3 и кулачка 2, установленного на кривошипном валу.

Кривошипные прессы для листовой штамповки имеют верхние выталкиватели, работающие от упоров Выталкивание из нижней части штампа может производиться подушками (гидравлическими и пневматическими цилиндрами) или выталкивателями, предусмотренными конструкцией штампа У некоторых крупных прессов для облегчения смены штампов подштамповая плита может быть выдвижной.

2. Координатно-револьверные прессы с программным управлением

Как в единичном, так и в серийном производстве нашли применение координатно-револьверные прессы с программным управлением. Гидравлический координатно-пробивной пресс модели ZX производства фирмы EUROMAC (рис. 3) состоит из С-образной станины 5, стола 4, основания, револьверной головки 6, каретки 2, на которой закреплены держатели 3 для крепления штампуемой заготовки 1 и система ЧПУ 7.

Рассмотрим работу координатно-револьверного пресса с программным управлением на примере механического пресса типа Wiedematic модели А-15 с номинальным усилием 150 кН. Главное движение передается от электродвигателя 1 (рис. 4) через клиноременную передачу на маховик 4, расположенный на валу 5. На маховике установлена пневматическая муфта 3 дискового типа, связанная с тормозом 2 дискового типа с пружинами. На валу 5 смонтирован шатун 7, передающий движение на ползун 8, в нижней части которого расположен Т-образный паз, куда входят Т-образные выступы пуансонодержателя 9. Через ползун усилие передается на пуансонодержатели с пуансонами 11, расположенные в верхнем диске 6 револьверной головки. В нижнем диске 14 установлены матрицедержатели 13 с матрицами 12. Привод револьверной головки осуществляется через конические зубчатые передачи 15 от гидродвигателя 17. Диски 6 и 14 револьверной головки фиксируются пальцами устройства 16 которые входят во втулки 10 от пневматического привода.

Рис. 3. Гидравлический координатно-пробивной пресс модели ZX

Рис. 4. Конструктивно-кинематическая схема пресса модели А-15

Револьверная головка пресса имеет 30 гнезд для установки сменных штампов. На рис. 5 показано типовое расположение сменных штампов в револьверной головке пресса модели А-15. Стол пресса первого типоразмера позволяет штамповать заготовки размером 762 х 1219 мм, второго типоразмера — 762 х 1829 мм. Максимальная толщина пробиваемого материала 4,75 мм. При толщине штампуемой заготовки 1,9 мм наибольший диаметр пробиваемого отверстия 89 мм.

В среднем пресс пробивает около 60 отверстий за 1 мин, а частота ударов на координатно-пробивных прессах достигает 1200 в минуту Допуск на расстояние между пробиваемыми отверстиями ±0,1 мм.

Рис. 5. Схема расположения сменных штампов в револьверной головке координатно-револьверного пресса

Для ускорения подготовки работы пресса 15 позиций 30-по- зиционной револьверной головки укомплектованы стандартными сменными штампами, которые выполняют 80 % всех переходов, а 15 позиций — специальными сменными штампами для выполнения особых переходов обработки.

С целью увеличения номенклатуры пробиваемых отверстий в некоторых моделях координатно-револьверных прессов сменные штампы заменяют поворотными барабанами и в каждом гнезде устанавливают не один штамп, а четыре или шесть инструментов (рис. 6) .

Рис. 6. Шесть инструментов максимального диаметра 24 мм в многоинструментальном барабане типа Multitool гидравлического координатно-пробивного пресса фирмы EUROMAC

Штампуемая заготовка в поперечном и продольном направлениях перемещается гидроприводами с максимальной скоростью 15,25 м/мин (254 мм/с) при подходе к позиции и с минимальной скоростью — при установке в позицию.

В координатно-револьверных прессах вместо гидравлических приводов подачи стола и каретки могут быть установлены электродвигатели с шариковыми винтовыми механизмами Возможно применение различных рабочих столов: из упрочненной стали, со щетками, с шариками или комбинированных — со щетками и шариками.

Для полной обработки детали пресс может оборудоваться дополнительными устройствами, оснащенными ЧПУ. При установке на пресс рабочего центра для механической обработки возможно выполнение операций фрезерования, сверления и нарезания резьбы, зенковки, зачистки и т. д. Можно укомплектовать его устройством плазменной резки для вырезания заготовки из листа (рис. 7), загрузочным устройством.

Рис. 7. Плазменная головка для резки на координатно-револьверных прессах с ЧПУ Plasmaform компании IMAC

Перемещение каретки со штампуемой заготовкой в продольном и поперечном направлениях и поворот револьверной головки производятся автоматически по программе, носителем которой является восьмидорожечная перфорированная бумажная лента шириной 25,4 мм. Специальное устройство, получая данные программы, согласованные или не согласованные с существующими позициями, открывает гидравлические клапаны, перемещает каретку с заготовкой и поворачивает револьверную головку, заставляя занять соответствующие программе позиции Сервоклапаны сохраняют продольное и поперечное расположение каретки, согласованное с положением заготовки во время пробивки штампом отверстия. Перемещение каретки с заготовкой в продольном и поперечном направлениях и поворот револьверной головки происходят одновременно. Пресс может обрабатывать лист размером по оси Y до 1500 мм, по оси Х — до 10 000 мм. Усилие пробивки составляет 700 кН. Максимальная толщина обрабатываемого листа 15 мм.

Программирование и изготовление перфорированной ленты занимает от 30 мин до нескольких часов в зависимости от сложности детали. В свое время внедрение координатно-револьверного пресса типа Wiedematic модели А-15 с программным управлением на заводе фирмы Hewlett-Packard (США) позволило заменить семь обычных кривошипных прессов.

3. Листоштамповочные прессы

Гидравлические листоштамповочные прессы простого действия рамные типа ПБ3434 предназначены для формования и глубокой вытяжки, вырубки, отбортовки, гибки и т д Гидравлические прессы двойного действия, аналогичные ПА4044, предназначены для многооперационной вытяжки, формовки, калибровки и гибки. Кроме того, есть прессы гидравлические одностоечные монтажно-запрессовочные, гидравлические одностоечные для различных штамповочных операций. Давление на складкодержатели гидравлических прессов передается от главного цилиндра через пружины или резину от специально установленных гидравлических и пневматических цилиндров.

Автоматы листоштамповочные многопозиционные предназначены для последовательной многопереходной штамповки изделий из металлической ленты с автоматическим переносом штампуемой детали с позиции на позицию.

Прессы-автоматы гидравлические (тройного действия) для чистовой вырубки предназначены для изготовления деталей за один рабочий ход пресса с параметром шероховатости поверхности контура детали Ra = 1,25 и точностью размеров в пределах от 7-го до 11-го квалитета.

Прессы листогибочные гидравлические применяют для изготовления деталей гибкой из листов и полос в серийном и мелкосерийном производстве (рис. 8). Они оснащаются системами ЧПУ.

Рис. 8. Гидравлический листогибочный пресс с ЧПУ модели ИР1428Ф3 производства РУМП «Кузлитмаш» (г. Пинск)

4. Система программирования 3D с возможностью симуляции и определения коллизий

База данных программного управления (ПУ) позволяет выбрать в автоматическом или ручном режиме нужный инструмент или создать новый. Программное обеспечение листогибочного пресса позволяет на отдельном рабочем месте технолога на персональном компьютере создавать детали, развертки и управляющие программы. Обычно ЧПУ пресса управляет осями Y1, Y2, X, R, но возможна система ЧПУ с управлением большим количеством осей (до 12).

Управляющий блок осуществляет автоматический контроль перемещения гидравлических цилиндров подачи пуансонов, заднего упора, управления системами компенсаций прогиба верхней траверсы и деформаций несущей конструкции. Необходимое усилие траверсы и угол гибки автоматически вычисляются в зависимости от толщины, прочности и длины материала Полезная длина сгиба до 6050 мм, усилие — 6 МН.

Пресс оборудуется как панелью управления, так и ножной педалью для дистанционного управления Безопасность оператора в рабочей зоне пресса обеспечивается системой лазер — фотоприемник.

Позиционирование заготовки осуществляется с помощью оптических датчиков с точностью ±0,005 мм. Задние упоры (два или больше) с шариковой винтовой парой оснащаются сервоприводом с точностью установки до 0,01 мм. Возможна цифровая индикация положения заднего упора. Составной гибочный пуансон длиной до 835 мм зажимается гидравлически или пневматически. Микрорегулирование положения пуансона по высоте обеспечивает точный угол гибки на всей длине заготовки Наличие поворотной балки обеспечивает выполнение сложных гибов на большой угол.

Для загрузки листов и выгрузки готовых деталей используются роботы.

Диапазоны значений технических параметров листогибочных прессов приведены в табл 1.

Для изготовления цилиндрических и конических сосудов, корпусов летательных аппаратов и др. используют листогибочные двух-, трех- и четырехвалковые машины (рис. 9) . Трехвалковые машины позволяют подгибать концы листа.

Технические характеристики листогибочных прессов

Параметр	Значение
Мощность, МН	0,8.. .12,5
Длина стола, мм	150… 12000
Расстояние между колоннами станка, мм	2050… 6200
Ход пуансона, мм	140…360
Глубина зева, мм	300…1000
Скорость гиба, м/мин	6.. .10
Максимальная толщина листа, мм	9
ЧПУ:
максимальный угол гиба, °	135
ход по осям Х/R, мм	500. ..800/170.. .210
скорость подвода/отвода пуансона, м/мин	70. ..100/60. ..100

Рис. 9. Гибочный станок с ЧПУ модели RBM

Выпускаются прессы гибочно-штамповочные гидравлические горизонтальные для гибки с нагревом и без него. Существуют также двухроликовые машины с горизонтальными шпинделями (зигма- шины) для прямой и круговой резки, гибки и отбортовки, сортогибочные роликовые машины для гибки сортового и фасонного проката в холодном состоянии, трубогибочные машины с механическим и гидравлическим приводом, с ПУ и без него, гидравлические правильные прессы для правки валов и осей и т д.

Рис. 10. Автоматическая линия холодной листовой штамповки: 1 — разматывающее устройство; 2 — лента; 3 — правильное устройство; 4 — пресс; 5 — выдача деталей из устройства дробления высечки (ленты)

5. Автоматизация и механизация оборудования листовой штамповки

Осуществляется очень легко благодаря тому, что в качестве исходных заготовок используется металлическая лента или полоса. Ленту, свернутую в рулон, и полосу подают в штамп чаще всего с помощью роликов, которые периодически в нужный момент поворачиваются на определенный угол, обеспечивая перемещение металла на требуемый шаг (рис. 10).

Устройства для автоматической подачи штучной заготовки к рабочему инструменту весьма разнообразны. В данном случае механизм должен обеспечить определенную ориентировку заготовки в пространстве и последующую подачу ее к рабочему инструменту.

В качестве вспомогательного оборудования штамповочных прессов получили распространение магазинные устройства, питающие пресс заготовками, механизмы для удаления деталей из штампа, приспособления для нанесения технологической смазки перед штамповкой, механизмы для удаления отходов, счетчики готовых изделий. При холодной штамповке находят широкое применение различные конструкции «механических рук» с использованием механического и пневматического зажимов.

Оборудование для горячей штамповки

Штамповку выполняют с использованием специального инструмента — штампа, который состоит из двух или более частей Полости штампа называются ручьями Заготовка, деформируясь в ручьях, заполняет полости и принимает форму поковки. Течение металла при штамповке принудительно ограничивается поверхностями инструмента, что вызывает перераспределение объема заготовки Различают горячую и холодную объемные, листовую и специальные виды штамповки.

Штамповку выполняют на молотах, прессах, горизонтальноковочных машинах, гибкой на бульдозерах, вальцовкой и такими способами, как раскатка, ротационная ковка и пр Наиболее широкое распространение получила штамповка на молотах (паровоздушных, фрикционных, бесшаботных), прессах (кривошипных, винтовых, гидравлических) и горизонтально-ковочных машинах.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия предназначены для штамповки поковок разнообразной формы преимущественно в многоручьевых открытых штампах (рис. 1).

Рис. 1. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

По принципу действия они аналогичны ковочным молотам. В них энергоноситель также подается в цилиндр 6, однако для обеспечения высокой точности поковок их конструкция выполняется более жесткой, направляющие 4 для движения бабы 7 имеют большую длину. Стойки 5 молота установлены на шаботе 1 и соединены с ним болтами 3 и пружинами 2, которые амортизируют удар, предохраняя болты от поломки.

Паровоздушные штамповочные молоты изготавливают с массой падающих частей 0,5. . . 30 т. Эти молоты всегда устанавливаются на виброизолированном фундаменте.

Фрикционные штамповочные молоты с доской (рис. 2) изготавливают с падающими частями массой от 500 до 1500 кг. В ходе работы доска 3 с бабой 5 после нажатия педали 7 освобождается кулачками 2 и поднимается роликами 1 на определенную высоту Затем баба вместе с верхней частью штампа и доской устремляется вниз и деформирует заготовку в нижней части штампа, которая установлена на шаботе 6

Для штамповки широко используют бесшаботные молоты, у которых верхняя и нижняя бабы движутся навстречу друг другу. Более распространены бесшаботные молоты с ленточным механизмом (рис. 3) . Они состоят из станины, которая включает четыре стойки 7. В верхней части стоек установлен рабочий цилиндр 5 с поршнем 4 и штоком 3, к которому прикреплена верхняя баба 2. Верхняя 2 и нижняя 1 бабы соединены ленточным механизмом связи, состоящим из ленты 8 (20-30 стальных полос толщиной 0,3. . . 0,8 мм) и роликов 6. При движении поршня вниз вместе со штоком и верхней бабой благодаря ленточному механизму связи нижняя баба движется вверх.

Молоты такой конструкции изготавливают с энергией удара до 500 кДж. Их используют для одноручьевой штамповки.

Рис. 2. Фрикционный штамповочный молот с доской

Рис. 3. Бесшаботный молот с ленточным механизмом

2. Горячештамповочные прессы

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) успешно заменяет, а во многих случаях по технологическим возможностям превосходит штамповку на молотах. Поковки с повышенной точностью размеров можно получать на КГШП благодаря постоянству хода пресса. КГШП позволяют повысить коэффициент использования металла, так как штампы снабжены верхним и нижним выталкивателями, что позволяет уменьшить штамповочные уклоны, напуски и допуски. Кроме того, штамповка на КГШП в 1,5-2 раза производительнее штамповки на молотах, так как деформация на прессе в каждом ручье происходит за один ход, а на молоте — за несколько ударов.

КГШП изготавливают с номинальным усилием 6,3. ..125 МН. Кинематическая схема КГШП дана на рис. 4.

Нижний штамп 10 крепится на клиновидной плите 11, верхний штамп 9 — на ползуне 8 пресса. Клиновидная плита служит для регулирования положения нижнего штампа по высоте. Ползун приводится в движение через шатун 7 от кривошипного вала 1. Последний вращается электродвигателем 3 через клиноременную передачу 2, промежуточный вал 5 и шестерни 4. Шестерня-маховик 6 может свободно вращаться на валу.

Рис. 4. Кривошипный горячештамповочный пресс: а — конструктивная схема; б — общий вид.

В момент включения пресса на рабочий ход пневматическая муфта соединяет шестерню-маховик 6 с валом 1. Вал совершает один оборот, муфта выключается, а тормоз останавливает вал в верхней мертвой точке. За один оборот вала ползун совершает один рабочий ход, опускаясь и поднимаясь по направляющим в станине В столе и ползуне пресса имеются выталкиватели для удаления поковок из штампов

3. Гидравлические прессы

На гидравлических прессах штампуют крупногабаритные поковки, которые невозможно получить на другом кузнечном оборудовании из-за его недостаточной мощности, и поковки, для штамповки которых необходим большой рабочий ход (при глубокой прошивке). Штамповочные гидравлические прессы (рис. 5) могут создавать усилие 12,5. . .750 МН. Принцип их действия не отличается от принципа действия ковочных гидропрессов, но штамповочные прессы имеют более жесткую конструкцию, снабжены выталкивателями, механизмами для установки и смены штампов и др.

Рис. 5. Крупный горячештамповочный пресс Нижнекраматорского машиностроительного завода

4. Горизонтально-ковочные машины

На горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) производят штамповку поковок без облоя и штамповочных уклонов в разъемных матрицах. При штамповке из прутка отпадает необходимость в предварительной разрезке последнего на мерные заготовки, так как штампы ГКМ имеют отрезной ручей. Машина имеет жесткую конструкцию, что увеличивает точность поковок.

Привод ГКМ (рис. 6) осуществляется от электродвигателя 9, который через клиноременную передачу 8 разгоняет маховик с фрикционной муфтой 10. Боковой ползун приводится в возвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система рычагов 1 приводит в движение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период высадки пуансоном 12. Исходная заготовка-пруток продвигается перед штамповкой до убирающегося упора 13. Включается муфта 10, и движение через шестерни 7 передается коленчатому валу 4, который через шатун 5 обеспечивает возвратно-поступательное движение главного ползуна 11 с пуансоном 12.

В момент отключения муфты 10 включается тормоз 6, останавливающий коленчатый вал в нужном положении.

Рис. 6. Горизонтально-ковочная машина: а — кинематическая схема; б — внешний вид.

ГКМ выпускают с усилием 500. . .31 500 кН. На них можно штамповать поковки из круглых прутков диаметром от 20 до 270 мм.

Винтовые фрикционные прессы предназначены для штамповки мелко- и среднегабаритных поковок в открытых и закрытых штампах, чеканки и правки поковок. Их строят с номинальным усилием 400. . .630 кН, длиной хода ползуна 240. . .600 мм и числом ходов 39-11 в минуту Скорость деформирования при штамповке составляет 0,3. . . 0,5 м/с.

Рис. 7. Винтовой фрикционный пресс

Общий вид фрикционного винтового пресса традиционой конструкции показан на рис. 7, а. От электродвигателя 1 через ременную передачу 2 вращается вал с закрепленными на нем фрикционными дисками 3. Нажатием на рукоятку управления 10 через систему тяг и рычагов вал с вращающимися дисками 3 можно перемещать вдоль оси и, таким образом, попеременно подводить диски справа или слева к маховику 4. При этом за счет сил трения вращение с дисков передается на маховик, закрепленный на винтовом шпинделе 5. Последний, вращаясь в неподвижно закрепленной гайке 6 в ту или иную сторону, опускает или поднимает ползун 8 в направляющих 12. Шпиндель 5 вращается относительно ползуна 8 в подшипниковой опоре. Штампы закрепляют на столе 11 и ползуне 8. Перед ударом по заготовке диск автоматически отводится от маховика, так как специальный выступ 7 на ползуне воздействует на кулачок 9, закрепленный на тяге, и перемещает ее вниз. После удара к маховику 4 прижимается подъемный диск. Ползун поднимается с использованием отскока от удара.

В верхнем положении ползуна диски не касаются маховика и ползун удерживается колодочным тормозом, смонтированным в нижней части шпинделя.

Проскальзывание маховика по диску является недостатком фрикционных прессов. Поэтому есть конструкции пресса, где маховик заменен ротором электродвигателя и соответствующей тормозной системой (рис. 7, б). При включении обмоток статора 2 ротор 1 с винтом 4 вращается электромагнитными силами в подшипниках станины 3. Винт зафиксирован в осевом направлении, поэтому при его вращении неподвижная гайка 5 перемещается вверх и вниз вместе с ползуном 6, жестко связанным с гайкой и двигающимся в направляющих станины вместе с выталкивателем 7 нижнего штампа. Такой пресс называется электровинтовым. Еще есть гидровинтовые прессы, в которых вращение винта осуществляется за счет подачи жидкости под давлениием.

Прессы современной конструкции имеют:

устройство программирования энергии серий ударов;
верхний и нижний выталкиватели;
устройство для сдувания окалины;
устройство для механизированной установки и снятия штампов;
устройство для загрузки заготовок в рабочую зону пресса;
устройство для удаления отштампованных изделий;
устройство для ориентации нагретых заготовок и автоматической их подачи к устройству загрузки;
программируемый командоаппарат;
инерционный механизм переключения.

5. Штамповочное оборудование узкого назначения

Для штамповочных и гибочных работ и для правки и калибровки крупных деталей в кузнечных цехах применяется горизонтальная кривошипная машина, называемая бульдозером (рис. 8) .

По станине 4 посредством кривошипно-шатунного механизма 1 и 2 возвратно-поступательно перемещается ползун 3. Станина имеет упоры 5 для матрицы 6 (рис. 8, б) для гибочных работ. Привод машины осуществляется от двигателя 9 через клиноременную 8 и зубчатую 7 передачи. Бульдозеры рассчитаны на давление от 150 до 5000 кН. Машина делает до 60 ходов в минуту. Ход ползуна от 350 до 750 мм.

Рис. 8. Горизонтально-гибочная машина (бульдозер): а — общий вид; б — двухручьевой гибочный штамп; в — кинематическая схема.

Ковочные вальцы — это однооборотный прокатный стан (рис. 9, а), на валках которого установлены секторные штампы с вырезанными ручьями. В исходном положении штампы повернуты друг к другу так, что зазор между ними наибольший. Рабочий вынимает заготовку 1 (рис. 9, б) из нагревательного устройства и подает ее до упора 2, после чего нажимает пусковую педаль. Штампы 3 делают один оборот и останавливаются. При вращении переменные радиусы штампов по-разному обжимают различные участки заготовки. В результате на ней образуются участки с разными площадями поперечного сечения. Консольные вальцы (рабочие валки имеют подшипниковые опоры только на одном их конце) могут быть одно-, двух-, трех- и многоклетьевыми. Они применяются в серийном и массовом производстве для получения заготовок с большой разницей площадей поперечных сечений для последующей горячей штамповки. Выпускаются консольные одно- и двух- клетьевые вальцы усилием от 125 до 1000 кН, диаметр исходной заготовок до 125 мм.

Рис. 9. Вальцы ковочные: а — общий вид; б — протяжка в секторном штампе.

Электровысадочные машины применяют для получения поковок типа стержней и труб с утолщениями на концах и в середине, а также предназначенных для последующей штамповки. Заготовительную высадку производят по открытой схеме, окончательную — по закрытой схеме.

Нагревают деформируемую часть заготовки пропусканием тока от вторичной обмотки понижающего трансформатора 3 (рис. 10) . По мере высадки упорный электрод 2 на штоке цилиндра 1 отходит влево и в очаг деформации под действием цилиндра 6, проскальзывая между зажимами электрода 4, попадают все новые участки заготовки 5, которые нагреваются и осаживаются, увеличивая длину высаженной части.

Электровысадочные машины делятся на горизонтальные и вертикальные, гидравлические и пневматические. Имеют номинальное усилие до 630 кН, рассчитаны на обработку сплошной заготовки диаметром до 75 мм; трубной — 150 мм; длина заготовки от 300 до 5000 мм; рабочий ход высадки до 710 мм.

Рис. 10. Схема электровысадочной машины

Кроме названных, применяют:

машины радиального обжатия заготовок для изготовления из прутков и труб в горячем и холодном состоянии ступенчатых валов с цилиндрическими и коническими ступенями;
высокоскоростные молоты, развивающие скорость инструмента в момент соударения до 40 м/с, что приводит к увеличению температуры заготовки и повышению ее пластичности и позволяет получать поковки с тонкими ребрами и детали из труднодеформируемых сталей;
раскаточные машины, в которых заготовка в виде кольца подвергается открытой или закрытой, радиальной или торцевой раскатке в горячем или холодном состоянии для увеличения наружного диаметра, уменьшения толщины и получения нужной ширины. Горячая раскатка позволяет получить кольца с концентрично расположенными волокнами, что крайне необходимо для колец подшипников качения, так как выход волокна торцом на дорожку качения шариков или роликов значительно сокращает работоспособность подшипников

Существуют и другие машины и механизмы для горячей обработки металла давлением.

Прессы для отверстий

Один из популярных способов обработки металла – штамповка, осуществляемая на специальных прессах. Применение данного технологического метода позволяет придать заготовке нужную форму методом деформации, пробивки отверстий или выдавливания узоров. В зависимости от выполняемых операций, прессы для штамповки металла существенно отличаются друг от друга как конструктивным исполнением, так и техническими параметрами. Это позволяет с легкостью подобрать оборудование, отвечающее поставленным задачам и способное стать незаменимой частью технологической линии металлообрабатывающего цеха. В настоящее время, прессы успешно применяются на мелко-, крупносерийном или массовом производстве, гарантируя высокую производительность и безотказную работу в течение длительного времени.

Технологические особенности

В зависимости от условий, штамповка металлических заготовок может быть горячей или холодной. Их отличия – температурное воздействие на изделие в процессе его обработки. Первый вариант имеет свои преимущества - в нагретом состоянии металл становится однороднее и плотнее, в результате чего качество готового изделия существенно повышается. В свою очередь, холодная штамповка также имеет преимущества – в процессе обработки на изделии не образуется слой окалины, а его размеры точно соответствуют требованиям проектной документации. Кроме того, металл, штампованный холодным методом, имеет более гладкую и привлекательную поверхность, тем самым избавляя от необходимости выполнять дополнительную обработку изделия.

Типы оборудования

В настоящее время выпускается несколько моделей прессов для штамповки отверстий в металле:

Гидравлические станки – успешно применяют для обработки заготовок стандартной толщины и толстостенные изделия. Усилие воздействия на поверхность металла составляет здесь от 150 до 2000 тонн. В перечень выполняемых операций входят листовая и объемная штамповка, ковка, гибка, прочие аналогичные технологические приемы. Основа конструкции гидравлического пресса – два сообщающихся цилиндра различного диаметра, наполненных рабочей жидкостью. В каждом цилиндре имеется подвижный поршень, создающий давление и перемещающийся в результате его воздействия. Величина усилия пресса определяется разницей диаметров его цилиндров.
Радиально-ковочные прессы – формовочные станки, изготавливающие из нагретых болванок цилиндрические изделия. Нагрев заготовки происходит в индукционной печи, после чего изделие поступает по конвейеру в зону обработки и проходит через ковку благодаря действию захватных механизмов. Формирование изделия осуществляется бойком на шатуне, который двигают четыре вала с эксцентриковыми буксами, а пружинная муфта удерживает деталь в момент ее обработки.
Электромагнитные прессы – сравнительно новый вид оборудования. В основу его работы положен принцип электромагнитного воздействия. Через проволочную катушку на сердечнике проходит электрический ток. Сердечник воздействует на рабочий механизм станка и запускает его в работу. Основные преимущества такого оборудования – высокая производительность и экономичность, что самым положительным образом сказывается на себестоимости готовых изделий.

В зависимости от типа обрабатываемой заготовки, для нее выбирают листовую или объемную штамповку. Первым способом изготавливают изделия из листового металла – посуду, оружие, детали приборов и механизмов, ювелирные изделия, комплектующие для нужд машиностроения. С помощью специальной формы изделие приобретает законченный вид и не нуждается в дальнейшей обработке.

Преимущества

Ассоциация КАМИ реализует пресс для металла в широком ассортименте от ведущих производителей. Задать интересующие вопросы можно по указанному телефону.

Штамповка листового металла (горячая и холодная): виды, оборудование

Штамповка деталей из листового металла сегодня является очень распространенной технологией, по которой производят изделия практически для всех отраслей промышленности. Благодаря применению такой технологии из плоского металлического листа можно получать как миниатюрные, так и габаритные детали даже сложной геометрической формы.

Листовые заготовки, изготовленные на координатно-револьверном прессе

Что собой представляет листовая штамповка

Говоря о штамповке деталей, изготовленных из листового металла, имеют в виду технологическую операцию, при выполнении которой на заготовку оказывается значительное давление. Под воздействием такого давления заготовка деформируется, приобретает требуемую конфигурацию и размеры.

Использовать такую операцию (правда, в значительно упрощенном виде) начали еще наши далекие предки. Именно при помощи воздействия на металл давлением они изготавливали сельскохозяйственные орудия, оружие, предметы домашнего обихода и различные украшения.

Современный пресс для штамповки кузовных деталей

Активное развитие штамповка как технология производства изделий из листового металла получила в конце XIX века. Именно в тот период (начиная с 1850-х годов) данная технология активно совершенствовалась, а для ее реализации специалисты создали мощное оборудование. Штампованные детали, которые в то время можно было уже производить серийно, отличались достойным качеством и обладали хорошими эксплуатационными характеристиками.

На совершенно новый уровень развития как горячая, так и холодная штамповка вышла уже в начале XX века. Именно благодаря совершенствованию технологии штамповки листового металла стал возможен серийный выпуск автомобилей, для которых с помощью данного метода производились кузовные детали. Начиная с 1930-х годов данную технологию начали активно применять предприятия, работающие в авиа- и судостроительной отрасли, а чуть позже (спустя всего пару десятков лет) при помощи штамповки стали производить детали космических аппаратов.

Высокая популярность, которую штамповка завоевала за относительно долгий период своего развития, объясняется возможностями:

производства изделий различных геометрических форм и размеров, качество и точность изготовления которых позволяют сразу использовать их по прямому назначению;
полной механизации и автоматизации производственных процессов, что достигается, в частности, путем оснащения производства роторно-конвейерным оборудованием для штамповки листового металла;
серийного производства изделий, геометрические параметры которых отличаются особо высокой точностью (такие изделия могут быть легко заменены друг на друга, если в этом возникает необходимость).

Холодная штамповка на гидравлическом прессе

Использование такой технологической операции, как объемная штамповка, позволяет превратить металлический лист в геометрически сложное и небольшое по массе изделие, прочностные характеристики которого находятся на высоком уровне. Применение методов штамповки деталей из листового металла позволяет изготавливать как очень массивные изделия, используемые при производстве машиностроительной продукции, водных и воздушных судов, так и миниатюрные детали для электронных устройств и часовых механизмов.

Горячая и холодная штамповка часто используется в качестве подготовительной операции. Например, по таким технологиям производят детали, которые затем обрабатываются другими методами – сваркой, резкой и др.

Особенности технологии

В качестве исходного сырья для штамповки может выступать металлический лист, стальная полоса или тонкая лента. Наибольшее распространение по целому ряду причин получила холодная листовая штамповка. Технологию горячей штамповки применяют в тех случаях, когда мощности используемого оборудования не хватает для деформирования металла в холодном состоянии или когда обработке необходимо подвергнуть деталь из металла, отличающегося невысокой пластичностью. Как правило, по технологии горячей штамповки выполняют обработку листовых заготовок, толщина которых не превышает 5 мм.

В зависимости от того, что в процессе выполнения штамповки необходимо сделать с листовым металлом, различают разделительные и формоизменяющие технологические операции. В результате выполнения первых от заготовки отделяется часть металла, что может происходить по прямым или кривым линиям, а также по определенному контуру. Отделение металла в таких случаях происходит из-за сдвига его частей относительно друг друга.

Существует целый ряд разделительных штамповочных операций, для выполнения которых используется пресс, оснащенный специальным инструментом.

В процессе резки части металлической детали отделяются друг от друга по прямой или фигурной линии. Пресс, при помощи которого выполняется такая операция, правильнее называть ножницами, которые могут быть дисковыми, вибрационными или гильотинными. При помощи резки получают готовые к дальнейшей эксплуатации изделия или формируют заготовки для их дальнейшей обработки другими методами.

Схемы резки листового металла ножницами

Эта операция используется для того, чтобы сформировать в листовой заготовке отверстия различной конфигурации.

В процессе пробивки часть материала удаляется в отход

При помощи вырубки из металлической детали формируют готовое изделие с замкнутым контуром.

Пример детали, изготовляемой из полосы вырубкой

Формоизменяющие штамповочные операции в полном соответствии со своим названием используются для того, чтобы без механического разрушения изменить форму листовой металлической заготовки, а также ее размеры.

Это технологическая операция штамповки листового металла, в результате выполнения которой вокруг отверстий в металлической заготовке, а также по ее контуру формируются бортики требуемых размеров и формы. Чаще всего отбортовке подвергают концы труб, на которых впоследствии планируется фиксировать фланцы.

Схема отбортовки детали вокруг заранее пробитого отверстия

Это по-настоящему объемная штамповка, целью которой является получение из плоского металлического листа полых пространственных изделий. При помощи такой технологической операции можно изготавливать предметы коробчатой, полусферической, цилиндрической, конической и других форм.

Инструментальные способы вытяжки

Данная операция выполняется при помощи матрицы конического типа. Целью обжима является сужение торцов полых деталей, изготовленных из листового металла.

При обжиме конец заготовки вталкивается в воронкообразное отверстие матрицы

При помощи такой технологической операции штамповки заготовкам из листового металла придают требуемый изгиб.

Гибка позволяет получать детали разнообразных форм, в зависимости от которых различают типы гибки

Это такое изменение формы и размеров локальных участков заготовки, при котором внешний контур изделия остается неизменным.

Обработке по технологии холодной штамповки могут подвергаться не только листы из углеродистых и легированных сталей, но также детали из меди, алюминия и их сплавов. Более того, используя пресс и соответствующие штампы листовой штамповки, можно выполнять обработку таких материалов, как кожа, картон, резина, полимерные сплавы.

Производственный цех, в котором ведется процесс листовой штамповки

Следует иметь в виду, что выполнение холодной штамповки листового металла сопровождается увеличением его прочностных показателей.

Выбирая пресс для выполнения такой технологической операции, а также занимаясь проектированием штампов листовой штамповки, следует учитывать целый ряд параметров исходного сырья. Только так можно обеспечить высокое качество готовых изделий. К таким параметрам, в частности, относятся:

электрическая и магнитная проводимость материала, который будет подвергаться обработке;
твердость и механическая прочность металла;
масса заготовки;
ударная вязкость, которой обладает обрабатываемый металл;
теплопроводность металла, а также его теплостойкость;
степень устойчивости металла к коррозии и его износостойкость, что будет оказывать влияние на долговечность, которой будет обладать штампованный лист.

Оборудование, инструменты и приспособления

Для штамповки деталей, изготовленных из листового металла, необходимы пресс и сам рабочий орган такого оборудования – штамп. В свою очередь рабочими органами штампа, элементы конструкции которого изготавливаются из инструментальных сталей, являются матрица и пуансон. Деформирование обрабатываемого листа как раз и осуществляется матрицей и пуансоном, а происходит это в тот момент, когда они сближаются друг с другом.

В процессе обработки двигается только верхняя часть штампа, которая фиксируется на ползуне пресса. Нижняя часть рабочего инструмента, являющаяся неподвижной, устанавливается на рабочем столе оборудования. В отдельных случаях, когда штамповке подвергают не листовую сталь, а более мягкий материал, рабочие элементы штампа могут изготавливаться из древесины или полимерных сплавов.

Штамповая оснастка для вырубки

Когда методом штамповки необходимо изготовить крупногабаритную единичную деталь, нередко используют не пресс, а несложное приспособление, состоящее из бетонной или чугунной матрицы и контейнера, наполненного жидкостью, в качестве которой выступает вода. Обрабатываемый металлический лист укладывают на матрицу, а жидкий пуансон располагают над ним.

Чтобы создать в жидкости давление, которое деформирует лист металла по форме матрицы, в ней подрывают пороховой заряд или создают электрический разряд требуемой мощности. Для выполнения такой технологической операции, как резка, используют не пресс, как уже говорилось выше, а ножницы, отдавая предпочтение моделям вибрационного типа.

Классификация прессовых машин по кинематической схеме

Собираясь выполнить штамповку изделия из листового металла, следует уделить особое внимание выбору пресса. Чаще всего в качестве такого оборудования выбирают устройства кривошипного типа, которые могут быть оснащены одним, двумя или четырьмя кривошипными механизмами. Принцип работы этого устройства достаточно прост и заключается в следующем.

Приводной электродвигатель передает движение на кривошипный вал через кинематическую цепочку, состоящую из клиноременной передачи и фрикционной муфты.
Чтобы сообщить движение ползуну кривошипного механизма, используется шатун, длина которого может регулироваться.
Чтобы запустить рабочий ход пресса, используют ножную педаль.

Штамповочное оборудование, которое применяется для изготовления изделий сложной конфигурации, может быть оснащено не одним, а несколькими ползунами.

Штамповочный пресс для листового металла: виды, конструкция, принцип работы

Штамповка, для выполнения которой используется пресс для металла, является одной из наиболее распространенных технологических операций по обработке данного материала. Суть данной процедуры состоит в том, чтобы придать заготовке, изготовленной из металла, необходимую форму, для чего применяют пластическую деформацию, выдавливая определенный рельеф, узоры или осуществляя пробивку отверстий. Прессы для обработки металла в зависимости от перечня задач, для решения которых они предназначены, отличаются друг от друга как своими техническими параметрами, так и конструктивным исполнением.

Прессы для обработки металла находят применение на любом производстве: мелкосерийном, серийном или массовом

Виды штамповочных технологических операций и оборудования

Штамповка как метод обработки заготовок из металла бывает:

Первая подразумевает, что металл подвергается обработке в нагретом состоянии. Большим преимуществом горячей штамповки является то, что при ее выполнении характеристики обрабатываемой заготовки улучшаются (в частности, структура металла становится плотнее и однороднее). Между тем на поверхности металлических заготовок, обрабатываемых по технологии холодной штамповки, не создается слой окалины, при этом размеры готовых изделий получаются более точными, а их поверхность – более гладкой.

Горячая штамповка часто заменяет ковку, обеспечивая более точное соблюдение размеров

По типу заготовки, подвергаемой штамповке, такая технологическая операция может быть листовой или объемной. Штамповка первого вида применяется для обработки заготовок из листового металла, по такой технологии производят:

посуду;
ювелирные изделия;
оружие;
оборудование и инструменты медицинского назначения;
детали часов, бытовой, климатической техники и электротехнического оборудования;
детали для комплектации автомобильной техники;
детали станков и другой машиностроительной продукции.

Штамповка листового металла на координатном револьверном прессе

Готовые изделия из металла, полученные по технологии листовой штамповки, не нуждаются в дальнейшей доработке. Формирование их геометрических параметров при выполнении объемной штамповки происходит в специальных формах, в которых горячий или холодный металл подвергается продавливанию.

Станок пресс обычно используется при:

производстве заготовок из металла методом ковки;
запрессовке и выпрессовке валов, подшипников и шестеренок;
выполнении штамповки листового и объемного типа.

По принципу действия прессовальные станки могут относиться к механическому или гидравлическому типу, выполнять обработку металла статическими или ударными способами.

Однокривошипный механический пресс К2130 относится к оборудованию двустоечного типа

Прессовальное оборудование механического типа по своему конструктивному исполнению может быть:

Кривошипные станки используются как для холодной, так и для горячей штамповки металла. Применяется это штамповочное оборудование и для выполнения таких технологических операций, как вытяжка, вырубка и прорубка. Пресс гидравлический используется для штамповочных и кузнечных технологических операций с объемными металлическими заготовками.

Штамповочный цех холодной обработки металла

По своим функциональным возможностям прессовальные станки подразделяются на следующие виды:

универсальные;
специальные;
специализированные.

Универсальный прессовочный станок обладает самыми широкими функциональными возможностями, использовать такое оборудование можно для выполнения практически любой ковочной операции. Специализированные штампы или прессы применяются для реализации одного технологического процесса. Минимальной функциональностью обладают специальные прессы, которые используются для штампования изделий одного вида, при этом в основе их работы лежит одна технология.

Конструкция и принцип работы прессового оборудования

Конструкцию любого оборудования для штамповки составляют следующие элементы:

приводной электродвигатель;
механизм передачи движения;
исполнительный механизм.

Основные части механического кривошипного пресса

В зависимости от того, каким образом приводной двигатель пресса связан с его исполнительным механизмом, выделяют станки со связью:

механической;
немеханической, осуществляемой за счет жидкости, газа или пара.

В качестве исполнительного механизма, которым оснащается оборудование для выполнения штамповки, могут выступать траверсы, ползун, валки, ролики и бабы.

Прессы кривошипно-шатунного типа

Основным конструктивным элементом данных прессов является кривошипно-шатунный механизм, который преобразует вращательное движение, получаемое им от привода, в возвратно-поступательное движение ползуна. Исполнительный механизм, которым оснащается пресс штамповочный данного типа, связан непосредственно с ползуном, способным развивать усилие до 100 тонн. Движение ползуна в таких прессах осуществляется с одной и той же периодичностью.

Сборный штамп кривошипного пресса

Прессы кривошипно-шатунного типа могут относиться к оборудованию простого типа, двойного или тройного действия. Используя такие станки, можно выполнять следующие технологические операции:

штамповку с использованием матриц открытого и закрытого типа;
резку листового металла;
прошивку;
формирование готового изделия методом выдавливания;
комбинированную обработку.

В тех случаях, когда для формовки готового изделия из металлической заготовки требуется более мощное оборудование, применяются станки гидравлического типа.

Кривошипно-шатунный пресс-автомат ESSA

Гидравлические прессы

Используя гидравлический пресс, можно прессовать как более габаритные, так и более толстостенные детали из металла. Такое оборудование для листовой штамповки, объемной штамповки, ковки, гибки и других технологических операций в зависимости от конкретной модели может развивать усилия от 150 до 2000 тонн и даже более.

Основными конструктивными элементами, которыми оснащен любой гидравлический пресс, являются два цилиндра разного диаметра, которые наполнены рабочей жидкостью и сообщаются между собой. В каждом из таких гидравлических цилиндров установлен поршень, создающий давление рабочей жидкости или перемещающийся под его воздействием. Именно перемещением поршней в гидравлических цилиндрах обеспечивается движение исполнительного механизма оборудования. Величина усилия, которое может создавать такой штамповочный пресс, определяется разницей диаметров его гидроцилиндров.

Прессы радиально-ковочного типа

Радиально-ковочный станок – это формовочный пресс, на котором предварительно нагретые болванки из металла превращают в готовые изделия цилиндрической конфигурации. Конструкцию прессов данного типа составляют:

индукционная печь, в которой происходит предварительный нагрев заготовки;
конвейер для подачи заготовки в зону обработки;
захватные механизмы, при помощи которых обрабатываемая деталь из металла, постоянно вращаясь, проходит через зону ковки;
червячная передача, соединенная с электродвигателем и отвечающая за работу захватных механизмов;
четыре вала с эксцентриковыми буксами, передающими движение шатуну с бойком, между которыми зафиксирован ползун (сами валы посредством клиноременной передачи получают вращение от приводного электродвигателя);
копирные барабаны, отвечающие за синхронное сближение бойков и последующее движение заготовки;
пружинная муфта, обеспечивающая торможение детали в момент ее обработки бойками.

Радиально-ковочная машина используется для получения квадратных или круглых поковок, близких к профилю готовых изделий

Прессы электромагнитного типа

Это новый вид прессовального оборудования. Принцип его действия основан на свойствах сердечника, помещенного в проволочную катушку, через которую проходит электрический ток, и совершающего перемещения под воздействием электромагнитного поля. Сердечник электромагнита таких прессов воздействует на исполнительный механизм станка, направляя его к обрабатываемой заготовке из металла.

Трехпозиционный электромагнитный пресс для установки фурнитуры

Отличительными характеристиками электромагнитных прессов являются высокая производительность выполняемой обработки и экономичность использования.

А в заключение предлагаем посмотреть небольшое видео, демонстрирующее работу координатно-вырубного пресса.

Читайте также: