Пресс однокривошипный закрытый двойного действия

     ПРЕССЫ  ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ВЫТЯЖКИ.

     Пресс однокривошипный  закрытый двойного действия. Пресс мод. К5040 Воронежского завода тяжелых механически» прессов предназначен для глубокой вытяжки из тонколистового металла симметричных в плане деталей.

     Пресс может быть использован для штамповки из штучных листовых заготовок в горячем и колодном состоянии полусферических оболочек, получаемых глубокой вытяжкой с прижимом, а также для правки цилиндрической части оболочек.

     Станина пресса сборная, состоит из верхней  неподвижной траверсы, основания и стоек, стянутых в одно целое четырьмя шпильками.

     На  основании пресса располагаются  выдвижной стол с подштамповой плитой и пневмоподушка с гидросъемником. Привод стола осуществляется с помощью пневмодвигателя через зубчатую передачу. На столе установлены маслосборники для сбора масла с направляющих прижимного ползуна.

     Характерной особенностью пресса является наличие  двух ползунов: прижимного, перемещающегося в четырех регулируемых направляющих станины, и вытяжного, перемещающегося также в четырех регулируемых направляющих, установленных в прижимном (наружном) ползуне, и осуществляющего непосредственно вытяжку заготовки. Прижимной и вытяжной ползуны литые. Внутри вытяжного ползуна размещен механизм, позволяющий с помощью специального червячного редуктора осуществлять регулировку штампового пространства. На нижней рабочей поверхности ползуна имеются Т-образные пазы для крепления инструмента.

     Для устранения влияния массы ползунов и подвешенных к ним штампов на работу привода пресса предусмотрены пневматические уравновещиватели ползунов.

     Привод  пресса закрытого типа с расположением валов перпендикулярно фронту пресса.

     Техническая характеристика пресса однокривошипного закрытого двойною действия (мод. К5040)

     Номинальное усилие ползуна, кн:

     Вытяжного…………….10 000

     Пневмоподушки .... 630

     Ход ползуна, мм:

     Вытяжного ...... 1000

     Прижимного  800 

     Ход ползуна до крайнего нижнего положения, соответствующий номинальному усилию, мм:

     Вытяжного   16

     Прижимного ...... 6

     Частота непрерывных ходов ползуна, мин-1.... 4—8

     Допустимое  число одиночных включений, мин-1. . 3—6 Наибольшая масса инструмента, подвешиваемого к ползуну, кг:

     Вытяжному ...... 2500

     Прижимному    4000

     Расход  сжатого воздуха на один ход ползуна, л . . . 108 Размеры ползуна в плане, мм:

     Вытяжного ...... 1250Х 1250

     Прижимного ...... 6 300

     Прижимного ...... 2000X 2000

     Размеры, мм: стола в плане ..... 2000X2000

     Отверстия в столе . . . 1260x1250

     Окон  в стойках (ширинах высота) ...... 1300Х И60

     Толщина подштамповой плиты, мм ....... 280

     Расстояние  между столом и ползуном в его  нижнем положении, мм:

     Вытяжным ...... 1120

     Прижимным ...... 970

     Регулируемое  расстояние между столом и вытяжным и прижимным ползунами, мм ........... 320

     Общая установленная мощность, квт   . 141,6

     Габаритные размеры (длинах ширинах высота над уровнем пола), мм .... 4900Х 4930 X 8600

     Масса, т. ....... . 215

     Прессы  двухкривошипные  двойного действия. Прессы (табл. 3) предназначены для глубокой вытяжки изделий из листового металла, преимущественно корпусов фляг, ведер, бидонов, кастрюль, тазов и т. д.

     Вытяжка изделий осуществляется посредством  встречного движения вытяжного и прижимного ползунов с последующим выстраиванием последнего В процессе совершения рабочей операции. Движение вытяжного ползуна осуществляется от кривошипно-шатунного привода, а движение прижимного ползуна — от кулачкового. Отличительная особенность пресса - нижнее расположение привода, рабочее направление движения вытяжного ползуна сверху вниз, рабочее направление движения прижимного ползуна снизу вверх, верхнее расположение стола прижима с возможностью его регулировки сверху вниз навстречу движению прижимного ползуна.

     Станина сварная закрытого типа; ее конструкция обеспечивает свободный доступ к инструменту (к штампу) и возможность встраивания средств механизации.

     Ползун  вытяжной является главным рабочим  органом пресса; он перемещается в  верхних направляющих стола.

     Ползун  прижимной является дополнительным рабочим органом пресса, обеспечивающим прижим заготовки во время рабочего хода вытяжного ползуна. Стол прижима оснащён предохранителем, обеспечивающим предохранение элементов пресса от перегрузки, возникающей при не правильной регулировки прижима или при наличии двух заготовок в штампе.

     Муфта-тормоз пневматическая, жесткосблокированная, фрикционная элекстропневматическим управлением.

     Системы управления гибким производством

     Гибкие  производственные системы создаются  на основе использования устройств ЧПУ четвертого поколения, которые реализуются на базе электронных компонентов с высокой степенью интеграции в микропроцессорах. Обычно системы ЧПУ четвертого поколения обозначаются аббревиатурой CNC (computer numerical control) [1]. Достоинствами таких систем являются универсальность и легкая приспособляемость для управления как технологическими машинами, так и устройствами автоматизации вспомогательных операций.

     В зависимости от назначения системы CNC можно разделить на две группы: 1) с заранее заданными алгоритмами управления; 2) с алгоритмами изменяющимися, программируемыми для конкретных условий. В CMC-ñèñòåìàõ функции по расшифровке данных управления, ввода в память, запоминания в буферной памяти, сравнения, вычисления, интерполирования выполняют ЭВЛЛ в отличие от систем ЧПУ первого, второго и третьего поколений, где аналогичные функции в упрощенном виде жестко программируются.

     Главным узлом обработки исходных данных в системах ЧПУ четвертого поколения обычно является микропроцессор, который соединяется через блоки ввода-вывода (интерфейс, шины данных, адресную и управляющую шины) с объектом управления, а также другими функциональными блоками. Диалог с оператором ведется через внешние устройства (пульты управления, дисплеи).

     Одной из характерных особенностей систем ЧПУ с ЭВМ является простота перепрограммирования на выполнение разных технологических задач. Другим достоинством систем ЧПУ четвертого поколения является использование проблемно-ориентирующих языков в сочетании с системами автоматического программирования, что позволяет реализовать принцип «программирования в цехе» и существенно сократить время разработки производственных программ.

     Для гибкого управления элементами технологического процесса применяются системы прямого цифрового управления CNC, в которых, наряду с управлением технологическими машинами и их переналадкой, предусмотрена автоматическая смена инструмента, оснастки и приспособлений. В функции ЭВМ входит контроль в режиме реального времени как потока предметов обработки, так и информационного потока.

     Совершенствование устройств программного управления технологическими машинами и создание промышленных роботов, функционирующих по командам ЭВМ, сделали возможным организацию гибких производственных систем нового типа, объединяющих программируемые технологические машины с устройствами загрузки-разгрузки предметов обработки и смены инструмента, автоматизированными транспортными средствами и складами, также работающими по программе от ЭВМ.

     Система управления ГПС (СУ ГПС) представляет собой многоуровневую систему программного управления, включающую в себя комплекс ЭВМ, устройства ЧПУ, средства информационного и программного обеспечения. Количество уровней СУ ГПС зависит в основном от числа подпрограмм. Обычно нижний уровень - это СЧПУ или программируемые командоаппараты (ПК), управляющие единицами ГПС. Основными задачами СУ этого уровня являются контроль за выполнением операций и организация управления функциональными элементами технологической машины. Аналогично осуществляется управление промышленными роботами, робокарами, складами н другими составными элементами системы. Информация на ЭВМ более высоких уровней передается устройством сопряжения с объектом (УСО).

     Задачей ЭВМ второго уровня является организация  управления внутри группы технологических машин. Связь этих ЭВМ с центральной ЭВМ может осуществляться как автоматически, так и в режиме диалога, что позволяет оператору вести отладку и коррекцию управляющей программы непосредственно с рабочих позиций. Кроме связи с центральной ЭВМ в ГПС, как правило, организуются параллельные одноуровневые связи. В памяти ЭВМ второго уровня хранится комплекс управляющих программ, необходимый для автономной работы гибких технологических модулей (ГТМ) в течение нескольких часов, смен, суток. Этот комплекс должен обеспечивать работу ГТМ и при временных отказах центральной ЭВМ.

     Центральная ЭВМ обеспечивает оперативное планирование и управление всей ГПС. На этом уровне вырабатывается и передается информация для работы отдельных модулей и организуется межмодульное управление. Работа центральной ЭВМ ведется под наблюдением, а при необходимости - при вмешательстве со стороны оператора.

     Структура управления и состав управляющих  устройств в ГПС зависят от многих факторов и прежде всего от степени интеграции системы, состава элементов, типа технологических машин, уровня оснащенности их собственными системами программного управления.

     Центральная ЭВМ информационно связана с  ЭВМ более высокого уровня, на базе которой реализуются системы автоматизированного проектирования изделий (САПР), технологической подготовки производства (АСТПП) и управления производством (АСУП). Эти системы являются источниками входной информации для систем управления гибкими производственными комплексами. Они же накапливают информацию, получаемую от центральной ЭВМ, для оперативной оценки состояния производства и принятия решения по дальнейшему планированию работы ГПС или срочного вмешательства в ход процесса при возникновении незапланированных ситуаций, например, отказе одной из ЭВМ или производственной единицы. Такое оперативное вмешательство в работу системы повышает ее надежность. 

      ВАЛКОВЫЕ ПОДАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ

      Выбор привода валковых механизмов зависит  от величины шага: при шаге до 300 нм целесообразно  использовать привод от вала пресса; при  шаге 300-1600 мм - индивидуальный двигатель; при шаге более 1200 мм - индивидуальный двигатель и следящую систему.

      К валковому механизму предъявляют  следующие требования: подаваемый материал должен двигаться только в одном  направлении:

      наиболее  полно использовать время холостого  хода ползуна для подачи материала,

      при минимальных переналадках подавать ленту различной толщины и ширины,

      точность  подачи должна находиться в заданном, поле допуска с изменением производительности пресса, шага подачи ленты, ее толщины  и т.д.;

      шаг подачи должен регулироваться в широком  диапазоне.

      Валковые  механизмы состоят из основных и дополнительных узлов. Последние способствуют расширению их технологических возможностей. Например, устройство освобождения ленты служит для работы штампа с фиксатором, устройство передачи движения кинематические связывает толкающий и тянущий блоки подачи и т.д. К основным узлам относятся привод, преобразующий механизм и фрикционный захват (подающие валки).

      Привод  валкового механизма - совокупность звеньев, осуществляющих вращение фрикционного захвата синхронно с работой  пресса. Звенья привода выполняются механически, если привод осуществляется от ползуна* или главного вала пресса. В некоторых случаях, например при использовании индивидуального двигателя, привод состоит из механических звеньев и присоединенных к ним электрических, пневматических или гидравлических звеньев.

      Преобразующий механизм - совокупность звеньев, Обеспечивающих периодичность вращения фрикционного захвата для остановки материала  при его обработке.

      Фрикционный захват - звенья (валки) сообщающие движение обрабатываемому материалу в результате силы трения, создаваемой при сжатии подаваемого материала.

      По  характеру движения привода и  валков валковые механизмы подразделяются на три группы:

      с возвратно-поворотным движением привода  и вращением валков с периодическими остановками или реверсом,

      с постоянным, односторонним вращением  привода и вращением валков с  периодическими остановками,

      с постоянным, односторонним вращением  привода и постоянным, односторонним  вращением валков.

      Среди механизмов первой группы наиболее распространен  привод с муфтами свободного хода (МСХ) - в качестве преобразующего механизма.

      Рассмотрим  валковый механизм с МСХ пресса- автомата мод. АВ6220 (рис. 1). Пресс-автомат  снабжен толкающим и тянущим  блоками аналогичной конструкции. В корпусе подачи 9 на подшипниках 10 установлен приводной вал 14 с закрепленным на нем валком

4. Верхний прижимкой валок 8 установлен не оси 7 и может свободно вращаться. Ось прижимного валка закреплена в кронштейне 5, посредством которого осуществляется разжим валков при заправке ленты или при взаимодействии упора на траверсе пресса с роликом 6 для использования штампа с фиксаторами. Валки прижаты клеите пружинами, действующими на кронштейн

      Привад  механизма осуществляется от эксцентрикового  вала пресса через кривошипно-коромысловый механизм. Возвратно-поворотное движение коромысла 3 преобразуется в периодический поворот валка 4 посредством ИСХ 1. Для гашения сил инерции, возникающих при вращении валков, установлен дисковый тормоз 11. усилие которого регулируется пружинами 12. Точная настройка вага подачи производится поворотом оси 2 при отпущенной гайке 13. Эксцентрик способствует изменению длины коромысла 3 и. следовательно, шага подачи материала.

      Существенным  недостатком привода с МСХ  является реверсирование, ведомого звена. При высокой производительности пресса знакопеременное ускорение_, вызываемое эффектом реверсирования, приводит к возникновению на площадках заклинивания в МСХ. Кроме этого, применение дискового тормоза и МСХ значительно увеличивает потери мощности валкового механизма.

      Механизм второй группы обеспечивает вращение валков по наиболее оптимальному с точки зрения инерционности, закону. К ним относятся механизмы, у которых приводом является шаговый двигатель, управляемый системой ЧПУ.

      Периодический поворот валков при постоянном, одностороннем вращении привода осуществляется в валковой подаче кулачково-цевочным механизмом; (рис.2).Несмотря на кажущуюся простоту конструкции этой валковой подачи, ее изготовление весьма сложно. Она представляет собой червячный редуктор, в котором витки червяка имеют переменный шаг. Угол подъема витков червяка, величина переменная. Червячное колесо 4 выполнено в виде звездочки с роликами. Ролики взаимодействуют с профилем витка червяка 1, при вращении последнего звездочка поворачивается на заданный угол, вращая валки 2 и 3. 

      Закон изменения угла подъема червяка  подбирается таким образом, чтобы  угловое вращение осуществлялось с  плавным разгоном и быстрым замедлением. Основная сложность конструкции  заключается в том, что в месте  контакта ролика с профилем по всему шагу витка должна быть выполнена посадка с натягом от 5 до 10 мкм. Для выполнения этих требований необходимо специальное металлорежущее оборудование.

      В конструкциях валковых механизмов третьей  группы движение материала в момент обработки прекращается при вращающихся валках. Ускорение и замедление движения материала в этих механизмах обеспечивают высокую скорость его перемещения. Они, как правило, просты и удобны в эксплуатации. Регулирование шага таких механизмов осуществляется путем смены кулачков, отжимающих валки от материала, или профильных валков, изготовленных на определенный шаг подачи.

      Для гашения инерции материала в  момент его освобождения валками  устанавливается постоянно действующий  пластинчатый тормоз или управляемый  тормоз, действующий на материал только при остановке и освобождающий его в момент начала движения.

      Общим недостатком, увеличивающим погрешность  шага валковых механизмов этой группы, является отсутствие постоянного контакта подающих валков и материала. Момент образования контакта между валками и материалом характеризуется резким нарастанием усилия прижима и тянущего усилия, что снижает точность шага подачи.

      Общим из главных показателей технического уровня валкового механизма является величина погрешности шага подачи материала. Обеспечить минимальную погрешность шага для изготовления детали с требуемой точностью, возможно путем детального анализа ее составляющих, по результатам которого должны быть определены не только режим работы, но и конструкция валкового подающего механизма.

      Погрешность шага подачи валковых механизмов. Точность штамповки зависит от назначения деталей и обеспечивается точностью  специальных штампов и точностью  шага подачи материала в штамп. Таким  образом, от работы листоштамповочного комплекса зависит второй параметр - точность шага подачи материала. В зависимости от типа производства точность шага подачи обеспечивается различными способами. В мелкосерийном и серийном производстве его допустимая погрешность обычно составляет ±0.2 т. так как штампы имеют шаговые ножи или фиксаторы, которые, обеспечивают корректирование шага (±0.02. ...0,05мм). Однако применение шаговых ножей повышает расход материала в среднем на 8%, поэтому их использование оправдано только в серийном и мелкосерийном производстве, где быстрота переналадки имеет больное значение. Кроме этого, фиксаторы и шаговые ножницы , при подаче тонкого мягкого материала (0.5 мм тоньше) в ряде случаев, особенно при использовании штампов последовательного действия имеющих, большие сопротивления движению материала не обеспечивают требуемую точность изготовления деталей. Происходит смятие кромок материала, а не корректирование его положения.

      Требования  крупносерийного массового производства по экономии материалов диктуют обеспечение  допустимой погрешности шага без применения шаговых ножей и фиксаторов. Обычно требуемая точность шага в этом случае колеблется от ±0.02 до 0.1 мм.

      Основными показателями качества, формы листового  материала является кривизна кромок, волнистость, коробовидность, величина заусенцев клиновидность и винтообразность, которые возникают в процессе разреза материала на ленты и полосы.

      Кроме отклонения формы листового материала, на погрешность шага влияет также  качество поверхности материала, ржавчина и загрязнения, равномерность шероховатости.

      Таким образом, погрешность шага подачи материала в пресс является основным фактором, влияющим на производительность комплекса, так как ограничивает возможность работы комплекса с максимальным числом ходов пресса в минуту в значительной степени, определяет период переналадки комплекса при переходе на другую деталь. Поэтому необходимо рассмотреть составляющие погрешности шага, причину возникновения и возможность их уменьшения или предварительного расчета в целях повышения производительности комплексов.

      Допустимая погрешность шага . определяется для конкретных механизмов, исходя из требований к точности штамповки, в соответствии с принятой технологией и раскроем ленты. 

                                  Расчет валкового подающего механизма.

    Требуется разработать валковый  подающий механизм для листоштамповочного  пресса-автомата, обеспечивающий 120 ходов  траверса пресса в мин при  шаге подачи 400мм, при точности  шага  0,4 подаваемый материал лента из легированной стали или алюминиевого сплава шириной 300мм, толщиной 1мм.

   При расчете определяем текущее  усилие , которое должны обеспечивать  валки , мах удельное усилие  прижима валков к ленте , рассчитываем  коэффициент тяги и определяем  текущую способность валков и  в конце рассчитываем погрешность шага возникающую в результате упругого и динамического проскальзывания ленты в валках . Критерием по которому определяем   разработку валкового подающего механизма является погрешность шага , которая не должна превышать заданные .

    Размеры компенсационной петли и длина прямолинейного участка ленты представлена на рис 1 их размеры исходят из габаритов листоштамповочного пресса и разматывателя для указанного случая они :  

Расчет.

4.1. Определяем  минимальный вес петли .

; 
 

  4.2. Определяем максимальный вес  петли .

;

4.3. Определяем  вес прямолинейного участка ленты.

;

Где 

 плотность  материала ленты;

7800 кг/ ;

ширина  ленты -0,3м;

толщина ленты -0,001м.

   При использовании кривошипно-коромыслового  механизма для передачи вращения  приводному валку угол вращения  коромысла не должен превышать  120 .В противном случае увеличивается вибрация звеньев и динамические нагрузки в шарнирах механизма

Чтобы  обеспечить максимальный шаг подачи ленты при угле отклонения коромысла  не более 120 радиус приводного валка должен быть равен половине максимального шага подачи 

  4.4. Определяем максимальное ускорение  ленты :

.

4.5. Определяем  требуемое текущее усилие валкового  механизма и его изменение  в результате колебания компенсационной  петли :

, Н;

-ускорение  свободного падения -9,8 м/ ;

;

;

  Чтобы  обеспечить требуемое текущее  усилие необходимо создать максимальное  удельное усилие прижима валков  к ленте :

; ,где

коэффициент трения ;

0,25.

4.6.  Определим допускаемое усилие  прижима валков к ленте :

,

-предел  текучести материала,

Е-модуль упругости  материала