Формообразующее оборудование

Министерство  образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Восточно-Сибирский государственный университет

 технологий и управления»

(ФГБОУ ВПО «ВСГУТУ»)

 

 

 Кафедра «Металловедение и технология      

обработки материалов»

 

 

 

Реферат на тему: «Формообразующее оборудование»

По курсу: Проектирование цехов

 

 

 

 

 

Выполнил: ст-т 449 гр. Жамьянов В.К

Проверил: доц. Гуляшинов А.Н

 

 

Улан-Удэ

2013

Содержание

Введение

1. Кузнечно-штамповочные оборудования…………………………………….4
2. Прессы…………………………………………………………………………7
1. Механические прессы………………….…………………………………10
2. Гидравлические прессы……………….……………………………….....13

3. Молоты……………….………………………………………………………16
4. Современное формообразующее оборудование………….…….…………18

Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Основное место среди  оборудования для формообразования заготовок и изделий из порошков занимает кузнечно-штамповочное (кузнечно-прессовое) оборудование, основным назначением которого является объемное формообразование промежуточных заготовок – прессовок или штамповок – из массы свободнонасыпанного или предварительно сформованного порошка. Любая машина этой группы содержит в своем составе привод, аккумулятор энергии привода, передаточный механизм, исполнительное звено с формообразующим инструментом, силовоспринимающую конструкцию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Кузнечно-штамповочные  оборудования

Общая классификация кузнечно-штамповочных машин приведена на (рис.1). В основу этой классификации положены: характер изменения скорости рабочего звена исполнительного механизма машины на участке рабочего хода, т. е. перемещения во время преодоления сопротивления деформированию; уровень скорости приложения нагрузки в начальный момент рабочего хода; принцип работы машины.

Рисунок 1‒ Классификация кузнечно-штамповочных машин

В порошковой "металлургии  в той или иной степени находят  применение все виды машин, представленных в классификационной схеме.

 

 

Прессом называют машину квазистатического  действия, в которой преодоление сопротивления заготовки деформированию осуществляется при перемещении рабочего звена – ползуна, а усилие деформирования воспринимается замкнутой силовой несущей системой, включающей исполнительный механизм, станину и другие элементы. Основным параметром пресса является развиваемое им усилие. Аккумулятором энергии в прессах являются: маховики, жидкости, находящиеся под давлением; их комбинации. [2]

Молотом называют машину ударного и квазиударного действия, в которой сопротивление заготовки деформированию преодолевается за счет расходования кинетической энергии, накопленной исполнительным звеном к моменту начала деформирования. Величина этой энергии является основным параметром молота. Аккумулятором энергии является ударная масса. [2]

Роторной называют машину квазистатического действия, в которой преодоление сопротивления заготовки деформированию осуществляется при вращении рабочего органа с инструментом или заготовки при непрерывном перемещении зоны контакта заготовки с инструментом. Главными параметрами машины могут являться развиваемые ею усилия или крутящий момент. Аккумулятором энергии является маховик. [2]

Импульсной называют машину, в которой средний градиент нарастания скорости передающей среды во времени в процессе воздействия на деформируемый материал или промежуточное звено превышает 10⁴ м/с⁸. Преодоление сопротивления заготовки деформированию осуществляется средой, передающей давление – газом, жидкостью, твердым телом. Аккумулятором энергии является сам энергоноситель – взрывчатое вещество, горючий газ и др. Основным параметром является энергия импульса давления. [2]

Изостатом называют машину квазистатического действия, в которой преодоление сопротивления заготовки деформированию осуществляется средой, передающей давление. Основным параметром является давление рабочей среды, эта же среда является аккумулятором энергии. [2]

Кроме кузнечно-прессовых машин, формообразующее оборудование для порошковой металлургии включает в себя станы для прокатки порошка и экструдеры для формообразования заготовок из пластифицированных порошков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Прессы

При помощи прессов в порошковой металлургии осуществляют прессование порошков, калибрование спеченных заготовок холодную и горячую объемную штамповку порошковых (спеченных) заготовок, вырубку заготовок из порошкового листового проката.

Независимо от типа прессы включают следующие основные узлы (рис.2): станину 1 замкнутого (а) или разомкнутого (б) типа, являющуюся базовой деталью пресса, верхнюю 3 и нижнюю 6 плиты (траверсы), верхний пуансон 4, привод 2 верхней плиты или базирующихся на ней элементов, привод 8 нижней плиты или базирующихся на ней элементов, прессформу или прессующий блок 5, кассету-питатель для порошка или устройство для подачи калибруемых заготовок 10, устройства 7, выталкивающие отпрессованную (откалиброванную) заготовку из неподвижной матрицы (а) или стягивающие матрицу вниз с неподвижной заготовки (б), устройства вывода отпрессованной заготовки из рабочей зоны, устройства контроля, управления и переналадки пресса (на рис. 107 отдельными позициями не выделены), фундамент 9 или бесфундаментные амортизирующие устройства. Перечисленные узлы являются типичными для многих видов кузнечно-прессового оборудования (прессов и молотов для штамповки изделий из компактных заготовок, прессов для формования пластмасс, прессов для некоторых видов листовой штамповки и вырубки и др.). Особенности прессуемого материала (порошка) обусловливают ряд особенностей конструкции типовых узлов и прессов в делом:

Рисунок 2 – Основные элементы конструкции прессов

для прессования порошков

1. получение нескольких уступов в изделии (формование каждого из разновысотных элементов изделия) требует независимых

силовых движений соответствующих  пуансонов, поэтому прессы имеют несколько приводов силовых движений верхних и нижних пуансонов, стержней, матрицы, или снабжаются специальной оснасткой – пресс-блоками (адаптерами), которые позволяют трансформировать простое движение траверсы пресса в ряд независимых движений формообразующих элементов;

2) непостоянство физико-механических  и технологических свойств порошков  обусловливает необходимость частой наладки исходных и конечных положений пуансонов и матрицы, для чего прессы имеют легкодоступные механизмы регулировок ходов и исходных положений рабочих частей;

3. прессы снабжают устройствами для удобного регулирования чисел ходов в широком диапазоне;
4. в связи с абразивными свойствами порошков все ответственные механизмы и поверхности защищены от попадания на них порошков;

в связи с относительно невысокой надежностью механизмов дозирования порошка и относительно невысокой точностью дозирования на прессах устанавливают указатели усилия прессования и ограничители по усилию.

Для оценки технического уровня пресса или гаммы прессов в  сопоставлении с базовым представителем или базовой гаммой (конкурирующим типом, моделью) необходимо иметь ряд характеристик пресса, объединяемых в следующие группы:

2.   силовые;
3.   скоростные;
4.   геометрические параметры рабочего пространства;
5.   габаритные и массовые характеристики пресса в делом;
6.   параметры силового привода (мощность электродвигателей, давление в гидро- и пневмосистемах);
7.   температура и характеристики атмосферы в рабочем пространстве (для прессов горячего прессования);
8. цена;
9. нормы точности;
10. нормы надежности и долговечности;
11. уровень механизации и автоматизации;
12. характеристики эргономичности, в том числе уровня техники безопасности, промсанитарии и технической эстетики;
13. нормы ремонтопригодности, в частности, оснащенность средствами диагностики технического состояния;
14. состав и характеристики оснастки и специального инструмента;
15. приведенная стоимость эксплуатации пресса в единицу времени.

Характеристики первых шести  групп инженер-технолог заимствует из общетехнической легкодоступной литературы, цену – из прейскурантов и использует их на этапе предварительной оценки или выбора пресса. Для получения остальных характеристик необходимо располагать полным комплектом технической документации на конкретную модель пресса (гамму прессов) и информацией об опыте эксплуатации прессов на заводах-потребителях.

Приведенная стоимость эксплуатации является комплексным показателем, отражающим влияние всех частных технических показателей, и может быть рассчитана, если известны числовые значения частных показателей. При равенстве показателей качества прессованных заготовок приведенная стоимость эксплуатации является на сегодняшний день наиболее полным и объективным количественным показателем качества прессов, так же как и других видов сложного оборудования.

2.1 Механические прессы

Основными типами механических прессов, применяемых в порошковой металлургии, являются кривошипные (кривошипно-шатун- но-ползунные и кривоишпио-колепно-ползунные) и эксцентриковые (кулачковые). Кривошипные прессы применяют при прессовании и калибровании заготовок любых групп сложности, эксцентриковые – при прессовании заготовок простых форм типа гладких цилиндров и втулок.

Внешний вид современного пресса с расположенными на нем органами управления и контроля представлен на (рис.3) на примере модели РСН-200 SU (Type-С) фирмы «YOSHISUKA» (Япония).

Рисунок 3 – Внешний вид пресса Yoshizuka

Помимо станины и верхнерасположенных привода и кривошипного механизма, не выделенных на рисунке в отдельные позиции, на прессе расположены: указатель положения главного плунжера 7; сигнализатор заполнения матрицы порошком 12 опорные плиты 11 и 2 первого и второго плавающих пуансонов – регуляторов высоты засыпки с указателями их положения; задатчик 1 положения матрицы, при котором прекращается ее плавающее движение, с индикатором положения матрицы; задатчик 13 остановки матрицы после окончания хода стягивания ее с прессовки с индикатором положения матрицы; индикатор усилия с устройством автоматической остановки пресса при перегрузке 8; блок контроля работы гидросистемы пресса 5, включающий указатель температуры масла в гидросистеме, указатель высокого давления в системе управления скоростью плавания матрицы, указатель низкого давления в системе установочных перемещений матрицы, регулятор расхода, регулятор скорости стягивания матрицы; блок индикаторов исправности концевых выключателей 6 (выключатели обслуживают 14 механизмов пресса); индикатор продолжительности технологического цикла 4; кнопки аварийного пуска и аварийной остановки пресса 3, механизм лучевой блокировки работы пресса по присутствию в рабочем пространстве посторонних предметов, в том числе рук оператора 9; панель управления электрическими механизмами 10, включающая указатели наработки пресса, скорости перемещения главного плунжера, числа прессовок, полученных на прессе (с ручным сбросом показаний); переключатели работы пресса в первом режиме (простые прессовки), во втором режиме (сложные прессовки), последовательно в первом и втором режимах; кнопки плавного регулирования скорости движения главного плунжера; световую индикацию подключения пресса к сети, пуска электродвигателя, перегрузки, появления причин, нарушающих технику безопасности работы на прессе; кнопку подключения пресса к силовому питанию; переключатель режимов работы (стоп, толчками, единичный рабочий ход, в непрерывном режиме); регулятор подачи воздуха в пневмоамортизаторы; регулятор направления перемещения составного верхнего пуансона; включение и выключение главного двигателя; регулятор скорости перемещения главного плунжера; регулятор перемещения стержня; регулятор положения первого и второго плавающих пуансонов; кнопку реверсирования главного двигателя; регулятор полноты заполнения полости матрицы порошком; кнопки перемещения главного плунжера и матрицы вверх-вниз; панель управления пневмомеханизмами 10, включающая: патрубки для подсоединения пневмогайковерта и пневмопульверизатора; органы управления пневмоцепями кассеты-питателя, установочных перемещений плавающих пуансонов, выталкивателя, стержня. Даже простое перечисление механизмов и органов управления прессом дает представление о его сложности, уровне автоматизации и механизации.

Важнейшими комплектующими изделиями современных прессов для прессования порошков являются прессующие блоки (адаптеры), загрузочно-разгрузочные механизмы, системы ЧПУ прессом.

Пресс-блоком (адаптером) называют приспособление, которое можно снимать с пресса и устанавливать на него, размещая внутри самого пресс-блока пресс-форму, в которой прессуется порошок. Применение пресс- блоков позволяет:

1) быстро переналаживать пресс на изготовление различных деталей, поскольку при наличии нескольких пресс-блоков пресс-инструмент устанавливают в блок вне пресса и фонд времени работы пресса расходуется только на выполнение основной операции;

2) в определенной степени  компенсировать неточность перемещений и взаимного расположения траверс пресса, поскольку точность перемещения пресс-инструмента определяется в основном конструкцией блока, качеством изготовления его деталей и их сборки. [2]

Загрузочно-разгрузочный механизм позволяет без использования ручного труда перенести настроенный пресс-блок из имитатора в рабочее пространство пресса и взять его оттуда для демонтажа или перенастройки в имитаторе.

Отдельную группу кривошипных  прессов составляют прессы для калибрования спеченных заготовок. Калибрование выполняется для уменьшения погрешностей размеров, формы и взаимного расположения геометрических элементов заготовки, повышения ее плотности и прочности, уменьшения шероховатости поверхности.

2.2 Гидравлические прессы

Основными преимуществами гидравлических прессов перед механическими являются относительная простота конструкции, возможность получения усилий до 2000 тс, меньшие относительные габариты, масса и стоимость, возможность плавного регулирования скорости движения рабочих частей и усилия прессования. Недостатками гидравлических прессов являются меньшая производительность и надежность, определяемая качеством гидравлической и элек- трогидравлической аппаратуры.

Отечественные универсальные гидравлические прессы для порошковой металлургии обеспечивают получение прессовок типа гладких цилиндров и колец, цилиндров и колец с наружным торцевым буртом (I программа работы пресса) и втулок с буртом, равноудаленным от торцов (II программа).

Прессы работают по принципу стягивания матрицы; оборудованы дополнительным цилиндром привода центрального стержня (что значительно расширяет их технологические возможности) и механизированной регулировкой высоты засыпки порошка.

 

Рисунок 4 – Основные элементы конструкции гидравлического пресса

Основные элементы конструкции  гидравлического пресса:

1 ‒  масляный бак; 2 – насос; 3 – электропривод; 4 – напорный трубопровод; 5 – манометр; 6 – верхняя полость основного цилиндра; 7 – плунжер; 8 – основной цилиндр; 9 – станина; 10– стол; 11 – пресс-форма; 12 – шток; 13 –нижняя полость основного цилиндра; 14 – сливные трубопроводы.

 

Засыпка порошка из бункера  в матрицу и удаление готовых  изделий производятся автоматическим питателем. Привод прессов осуществляется от гидроагрегатов, представляющих собой самостоятельные установки. Гидравлическая схема в сочетании с электрической обеспечивает работу прессов в наладочном, полуавтоматическом (одиночных ходах) и автоматическом режимах.

Движения механизмов по циклу  по I программе: ход кассеты вперед (сталкивание готового изделия); ход  матрицы вверх и вибрация кассеты над матрицей (заполнение матрицы порошком); ход кассеты назад; ход ползуна вниз ускоренно; ход ползуна вниз замедленно (прессование); ход ползуна вверх; ход матрицы вниз (освобождение изделия); ход центрального стержня вниз (освобождение изделия).

Движения механизмов по циклу  по II программе: ход кассеты вперед (сталкивание готового изделия); ход  ползуна с матрицей вверх и  вибрация кассеты над матрицей; ход  кассеты назад; ход ползуна вниз ускоренно; ход ползуна вниз замедленно (прессование); ход ползуна вверх (снятие веса ползуна с изделия); ход матрицы вниз (освобождение изделия); ход ползуна вверх; ход центрального стержня вниз (освобождение изделия).

Прессы обеспечивают принудительное опускание («плавание») матрицы во время прессования; ускорение хода ползуна вниз за счет перелива масла из штоковой полости главного цилиндра в поршневую; одну подпрессовку; прессование изделий «в размер» по конечному выключателю; прессование изделий по давлению с выдержкой под давлением; прессование изделий по давлению без выдержки под давлением; замедление хода ползуна вниз по ходу (от конечного выключателя); замедление хода ползуна вниз по давлению (от реле давления); работу с центральным стержнем; работу без центрального стержня. Установка программ и режимов осуществляется режимными переключателями на панели в стойке пресса. [3]

 

 

3 Молоты

Молоты применяют в  порошковой металлургии для холодной и горячей штамповки и выдавливания порошковых заготовок.

Молотами называют технологические  кузнечно-штамповочные машины ударного действия, в которых энергия привода перед ударом преобразуется в кинетическую энергию линейного движения рабочих масс с закрепленным на них инструментом, а во время удара ˗ в полезную работу деформирования заготовки. [2]

Механическим ударом называется однократное явление, возникающее при столкновении твердых тел, сопровождающееся полным или частичным переходом кинетической энергии тел в энергию деформации. Импульсный процесс называют ударным, если к моменту возникновения очередного импульса система возвращается в практически невозмущенное состояние. [2]

Газовые (тепловые) молоты  устроены аналогично двигателю внутреннего сгорания. Энергоносителем служит горючая смесь газов, при сгорании которой в рабочей камере давление повышается до 10–20 МПа и рабочая масса разгоняется до скорости 10 м/с и более.

Во взрывных молотах, устроенных аналогично газовым, энергоносителем служат твердые взрывчатые вещества. Приих сгорании в рабочей камере давление повышается до 20 МПа и более, а скорость рабочей массы достигает 20 м/с и более.

Основным типом молотов, применяемых для объемной штамповки порошковых заготовок, являются высокоскоростные газовые и взрывные молоты. Их применение обусловлено, при скоростях деформирования, реализуемых на рассматриваемых машинах, в основном, двумя факторами: процесс деформирования переходит из изотермической в адиабатическую область, благодаря чему тепло, выделяющееся в деформируемой заготовке, аккумулируется ею и в материале заготовки начинают преобладать процессы разупрочнения, компенсирующие низкую технологическую пластичность пористых спеченных заготовок; в том же скоростном интервале деформирования снижается коэффициент внешнего трения, благодаря чему обеспечивается точное формообразование даже сложных по форме изделий, позволяющее в полной мере реализовать ресурсосберегающие возможности порошковой металлургии.

Молот состоит из следующих основных блоков: собственно молота (исполнительной машины), газовой аккумуляторной станции, гидропривода, газо-, воздухо- и маслотрубопроводной арматуры; регулирующих и распределительных устройств, пульта управления, энергооборудования, фундамента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Современное формообразующее оборудование

1. Пресс гидравлический горизонтальный «Ажур-3М» 
             Ажур-3М – пресс гидравлический, станок позволяющий выполнять детали геометрических форм из металла. Элементы, изготавливаемые на станке можно применять в самых разных сферах, но чаще всего из них собирают красивые заборы и ограждения. Купив пресс гидравлический горизонтальный «Ажур-3М» по низкой цене и начав изготовление заборов и ограждений, вы гарантированно не останетесь без заказов, т.к. спрос на выпуск такой продукции только растет. Станок хорош тем, что очень быстро изготавливает однотипные детали – на выработку одного элемента уходит 3-4 секунды. Т.е. за час работы на станке вы изготовите около 900 однотипных деталей, и около 7000 за 8-ми часовую смену.

Рисунок 5 – Пресс гидравлический горизонтальный «Ажур-3М»

В паре со станком «Ажур-4» можно  изготавливать отличные ограждения, ворота, периллы и многое прочее.

Итальянская гидравлика, используемая в прессе «Ажур-3М», обеспечит вас  долгим сроком службы.

Технические характеристики: 
Максимальное усилие: 30 тс 
Максимальный ход ползуна: 350 мм 
Мощность электродвигателя: 5,5 кВт 
Частота вращения: 1 450 об/мин 
Напряжение сети: 380 Вт, 50 Гц (переменный, трехфазный) 
Габаритные размеры: 1660*800*1200 мм. 
Масса станка: 1 140 кг. 
Объем гидробака: 160 л 
Рабочий цикл: 3...5 сек 
Двойной режим управления: ручной, ножная педаль

Цена оборудования на 2013 год составляет – 268000 рублей.

Производитель – Россия,  г. Челябинск, ООО ПФ "Ажурсталь"

4.2 Пресс вырубной (вырубочный) гидравлический 

Пресс вырубной (вырубочный) гидравлический предназначен для резки небольших деталей из кожи, пластика и других неметаллических материалов. Применяется в производстве деталей кожаных сумок, небольших игрушек и украшений.

Оператор пресса раскладывает материал на рабочем столе и кладет сверху резак необходимой формы. Устанавливает над резаком вырубную плиту - вырубает материал и отводит  плиту в сторону. Если вырубного  усилия не хватает, то его можно увеличить при помощи потенциометра - колеса в верхней части головки ударника.

Рисунок 6 – Пресс вырубной (вырубочный) гидравлический 

Технические характеристики:

1. Вырубное усилие 100 кН (10 т)
2. Скорость реза - 0.07 м/с
3. Регулировка хода 0-60 мм

4. Расстояние между рабочими поверхностями 60-120 мм
5. Размеры рабочего стола 650х330 мм
6. Размеры ударной плиты 370x280 мм
7. Мощность мотора - 0,75 кВт
8. Габариты - 660x800x1500 мм
9. Вес - 500 кг

Цена оборудования на 2013 год составляет – 125000 рублей.

Производитель – Россия, г. Рыбинск,  ЗАО "Модис".

Преимущества:

1. Автоматические движения ударника облегчают процесс эксплуатации пресса.
2. Верхняя стойка пресса изготовлена из первоклассной бесшовной стали и крепится с помощью креплений в верхнем и нижнем отверстиях, что обеспечивает плавный ход ударника и высокую надежность машины.
3. Безопасен в использовании – эксплуатация производится двумя руками.
4. Система автоматической смазки.
5. Верхнее регулировочное колесо позволяет установить оптимальное расстояние между ударником и рабочим столом, обеспечивая идеальное положение для вырубки. Это увеличивает производительность и продлевает срок службы пробойника и рабочей поверхности.
6. Инерция движения махового колеса снижает уровень потребления энергии и позволяет сократить энергозатраты.

4.3 Гибочный гидравлический пресс – METALMASTER HPJ 2040 K

Описание модели:

Листогибочные пресс серии HPJ оснащены жестким (через трубчатую  траверсу) соединением двух силовых  гидроцилиндров для синхронизации  их работы. Эта схема проста, применяется  всеми мировыми производителями  листогибочных прессов уже несколько  десятков лет, и является недорогим  и надежным средством для выполнения несложных гибов.

 

 

Рисунок 7 – Гибочный гидравлический пресс 
Технические характеристики:

1. Вес: 3500/3750 кг
2. Глубина зева: 200 мм
3. Длина стола: 2000 мм

4. Мощность двигателя: 4 кВт
5. Размеры: 2555х1600х2070 мм
6. Усилие: 40 тонн

Цена оборудования на 2013 год составляет – 886 000 рублей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. www.fips.ru

2. Кипарисов С.С.  «Оборудования предприятий порошковой металлургии»
3. Порошковая металлургия от А до Я. Пер. с англ.: Учебно-справочное руководство / Р. Герман – Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009 г.
4. Корягин  С.И.,  Пименов И.В.,  Худяков В.К.  Способы обработки материалов: Учебное пособие / Калинингр. ун-т – Калининград, 2000 г.
5. Бондаренко В.А. Технологические процессы машиностроительного производства. Оренбург, ОГУ, 1996 г.