Радиально-ковочная машина
РЕСПУБЛИК (19) (1!) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3762538/25-27 (22) 02. 07. 84 (46) 15.06.86. Бюл. и 22 (71) Рязанское производственное объединение «Тяжпрессмаш» (72) Е.А.Савинов и Э.Р.Яцевич (53) 621.73(088.8) (56) Патент Австрии 1(322329, кл. 49в16, 12.05.75, (54)(57) 1. РАДИАЛЬНО-КОВОЧНАЯ МАШИНА, содержащая ковочный механизм, установленную в направляющих станины с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении от привода зажимную головку-манипулятор, контрфиксатор с размещенной с возможностью возвратно-поступательного перемещания от привода центрирующей оправкой, имеющей опору, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности обработки отверстий изделий и повышения производительности, опора центрирующей оп(дц 4 В 21 J 7/14 7/16 равкн выполнена в виде установленного на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении корпуса, сферической пары, вогнутый элемент которой смонтирован в корпусе с возможностью плоскопараллельного перемещения в плоскости, перпендикулярной оси ковки, и взаимодействия с приводом перемещения центрирующей оправки и выпуклым элементом, установленным в корпусе с воэможностью углового смещения относительно оси ковки и связанным с центрирующей оправкой, смонтированных на корпусе двух съемных колец, а также упругих стержней, охватывающих равномерно по окружности элементы сферической пары и концами закрепленных в упомянутых съемных кольцах.
2. Машина по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что радиус сферической поверхности вогнутого сферического элемента больше расстояния от этой поверхности до рабочей части центрирующей оправки.
Изобретение относится к кузнечнопрессовому машиностроению, а именно к конструкциям радиально-ковочных машин (РКМ), предназначенных для обработки глубоких отверстий трубообразных изделий.
Целью изобретения является повышение точности обработки отверстий изделий, а также повышение производительности РКК. 10
На фиг.1 схематически изображена
РКМ, общий вид; на фиг.2 — схема установки обрабатываемой заготовки и положение ее в ковочном механизме в процессе обработки; на фиг.3 — само= устанавливающаяся опора оправки
— контрфиксатора; на фиг.4 — вид А.на фиг.3.
Радиально-ковочная машина содержит ковочный механизм l с бойками 2, зажимную головку-манипулятор 3, установленную в направляющих станины
4 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении и с размещенным в ней с возмож- 5 ностью вращения полым шпинделем 5, через который проходит оправка-дорн
6, а также привод перемещения зажимной головки-манипулятора 3, выполненный в виде гидроцилиндра 7.
Радиально-ковочная машина содержит также контрфиксатор 8 с разме— щенной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении центрирующей оправкой 9, 35 привод перемещения центрирующей оправки, выполненный в виде гидроцилиндра 10, шток 11 которого связан с центрирующей оправкой 9.
Привод перемещения зажимной голов- 4С ки-манипулятора 3 выполнен в, виде гидроцилиндров 12, контрфиксатор 8 установлен на стойке 13, соединенной двумя направляющими колонками
14 с планшайбой 15, установленной на станине ковочного механизма 1 и центрированной относительно оси ковки.
Центрирующая оправка 9 имеет опору, выполненную в виде установленного на направляющих колонках 14 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении корпуса 16, размещенных в корпусе 16 центрального опорного элемен- 55 та 17, одним концом взаимодействующего со штоком ll гидроцилиндра 10, сферической пары, вогнутый элемент которой выполнен в виде подпятника
22 качения и, следовательно, может вращаться вокруг собственной оси вместе с оправкой 9 и обрабатываемой заготовкой, а для восприятия ударных осевых нагрузок, возникающих в процессе ковки, между выпуклым элементом 19 и держателем 20 установлены пакет тарельчатых пружин 23 и упорный подшипник 24.
Опора центрирующей оправки также включает смонтированные на корпусе два съемных кольца 25 и 26, одно из которых 25 соединено с выпуклым элементом 19, а другое 26 соединено с опорным элементом 17 винтами 27, упругие стержни 28, охватывающие равномерно по окружности элементы 18, 19 сферической пары и концами закреп,пенные в кольцах 25,26 с помощью крепежных элементов 29 и 30, при этом радиус сферической поверхности вогнутого сферического элемента 18 больше расстояния от этой поверхности до рабочей части центрирующей оправки 9,. т.е. до той части оправки, в которой закреплена заготовка.
Упругие стержни 28 образуют вмес» те с кольцами 25 и 26 упругую цилиндрическую по форме решетчатую конструкцию типа «беличье колесо», которая является упруго податливой в осевом и радиальном направлениях.
От осевого смещения обойма 21 удерживается кольцом 31 и подпружиненными винтами 32, а вся упругоподатливая конструкция (25-26-28) кольцом 33 и винтами 34, вогнутый элемент 18 удерживается от выпадения кольцом 35 и винтами 36.
Радиально-ковочная машина работает следующим образом.
Обрабатываемую заготовку 37 устанавливают в проточку-гнездо шпинделя
5 зажимной головки-манипулятора 3 и в гнездо оправки 9 контрфиксатора 8.
Последняя при этом находится в крайнем правом от ковочного механизма 1 положении. Давление в гидроцилиндрах
11 и 12 постоянно удерживает заготовку 37 между оправкой 9 и шпинделем
5. В отверстие заготовки 3? вводят оправку-дорн 6. Эта оправка постоянно находится в положении под бойка- 0 ми 2 кавочного механизма 1.
Подачей рабочей жидкости в штоковые полости гидроцилиндров 12 сообщают осевое движение зажимной голов-„. 15 ке 3. Включают вращение шпинделя 5,, а следовательно, и заготовки 37.
Далее заготовку 37 вводят в пространство между бойками 2 и начинают ковку-обжим. 20
В процессе работы машины ось ковки, образуемая в определенный момент бойками 2 (точка А), может сместиться с общей первоначально установленной оси ковочного механизма 25
1, шпинделя 5 (точка В) и оправки 9 (точка С) под воздействием сил ковки, вибраций, смещений в парах трения кинематической цепи машины и т.п. В этом случае оправка 9, воздействуя через держатель 20 и обойму 21 одновременно на сферическую пару 18-19 и упругие стержни 28 под действием сил, сообщаемых бойками 2 заготовке 37, и благодаря элементам
25,26,28 и 18,19 начинает смещать35
296 ся и занимает новое положение, соответствующее фактически возникшей оси рабочих поверхностей бойков 2. Это происходит благодаря тому, что сферический элемент (пята) 19, контактирующий с подвижно установленным сферическим элементом (подпятником)
18, может sa счет этого контакта, а также взаимодействия с упругоподатливой конструкцией 25-26-28 совершать угловое смещение. Требуемая податливость упругой конструкции 2526-28 определяется состоянием исполнительных механизмов РКМ в процессе ее работы.
По сравнению с известной РКМ, аналогичной по назначению и конструктивному исполнению, в предлагаемой машине благодаря данному техническому решению опоры центрирующей оправки контрфиксатора может осуществляться автоматически в процессе работы машины коррекция соосности контрфиксатора, бойков и шпинделя зажимной головки-манипулятора. Это позволяет повысить качество (точность) обработки глубоких отверстий; увеличить период времени работы РКИ между предыщущим и очередным остановами ее с целью восстановления нарушенной соосности до необходимых норм точности, что повышает производительность машины и экономичность ее эксплуатации; а также снизить возможность поломки оправки-дорна вследствие возникшей несоосности.
27 Ж Н УО ГВ Я 78 N 7У ZZZar4 33 И Zg
Текред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко
Тираж 655 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Классификация и обозначение гидравлических и кривошипных прессов.
Пресс штамповочный, при помощи которого выполняется ковка металлических заготовок, работает по достаточно простой схеме. Принцип его работы, по сути, схож с принципом действия обычного молотка, которым наносятся удары по металлическому изделию, чтобы деформировать его и придать ему требуемую конфигурацию.
Механические прессы типа К2130 применяются на участках холодной листовой штамповки
Штамповочные прессы гидравлического и кривошипного типа
С того момента, как люди научились выполнять обработку металла давлением, работа специалиста, который ей занимался, считалась одной из самых почетных. С течением времени потребность в металлических изделиях, полученных по технологии ковки, только возрастала, в них стала нуждаться и активно развивающаяся промышленность. Все это привело к тому, что для ковки стал использоваться не ручной труд кузнецов, а специальное оборудование для штамповки.
Достаточно распространенным типом устройств, используемых для ковки, является своеобразный аналог молота – штамповочный пресс. Применяя такое штамповочное оборудование, можно выполнять целый перечень технологических операций, а именно: изменение формы заготовки путем ее пластической деформации, формирование на ее поверхности заданного рельефа, вырубание отдельных фрагментов и др. На таком устройстве, в частности, придают форму заготовкам, для изготовления которых было использовано литье. Прессы, применяемые для штамповочных операций, могут быть кривошипными или гидравлическими.
Схемы прессов: а – вертикальный гидравлический; б – горизонтальный; в – кривошипный; г – фрикционный; д – гидровинтовой
Пресс кривошипный применяют в тех случаях, когда необходимо выполнить несложную обработку металла давлением. Основным элементом такого оборудования, который преобразует вращательное движение вала приводного электродвигателя в возвратно-поступательное перемещение ползуна, является кривошипно-шатунный механизм. Именно поэтому пресс кривошипный часто называют штамповочным кривошипно-шатунным прессом. Он очень популярен как среди производственников, так и среди частных мастеров, существуют даже модели настольного кривошипного пресса. Объясняется такая популярность не только высокой эффективностью и функциональностью этого оборудования, но также и тем, что обслуживание и ремонт кривошипных прессов не вызывает особых проблем.
Пресс штамповочный гидравлический 4-х колонный
Гидравлические штамповочные прессы оснащаются двумя рабочими камерами, в которых в рабочей жидкости создается требуемое давление. Жидкость под давлением поступает в цилиндр с другим поршнем, посредством которого и сообщается возвратно-поступательное движение ползуну.
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:
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:
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:
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.
Радиально-ковочное оборудование для горячей обработки металла
Радиально-ковочный станок используется для того, чтобы с высокой производительностью изготавливать валы различного диаметра. На таком агрегате можно наладить производство до 300 тысяч готовых изделий в год, чего вполне достаточно для того, чтобы обеспечить ими крупное производственное предприятие.
Ограниченность использования такого станка для штамповки металла объясняется не только его высокой стоимостью, но еще и тем, что настройка его рабочих режимов представляет собой достаточно сложный процесс, поэтому выполнять ее целесообразно лишь в том случае, если планируется выпускать изделия определенного диаметра большими партиями.
Радиально-ковочная машина (РКМ) обеспечивает высокую точность штамповки, выдавая детали с минимальными припусками
Последовательность действий, в процессе которых выполняется радиальная ковка, выглядит следующим образом.
Схемы действия ковочных машин радиального и ротационного типа
Для того чтобы привести в движение рабочий механизм оборудования для радиальной ковки, используют кинематическую схему, элементами которой являются:
Основные элементы автоматики станка – это копирные барабаны, которые отвечают как за синхронное сближение бойков, так и за последующее движение заготовки. Вращение захвату, в котором удерживается обрабатываемая деталь, сообщается электродвигателем через элементы червячной передачи. Торможение данного механизма, которое осуществляется в момент ковки, обеспечивает пружинная муфта.
Одной из разновидностей ковочного оборудования является горизонтально-ковочный станок, в котором обрабатываемая деталь также располагается параллельно земле. Устройства данного типа используются преимущественно для формирования торцевых утолщений на заготовках стержневого типа. Деталь при обработке располагается в разъемной матрице, каналы которой ориентированы в горизонтальной плоскости.
Процесс обработки, выполняемой на таком станке, происходит в следующей последовательности.
Оборудование кузнечных цехов свободной ковки
Сведения о кузнечно-штамповочном оборудовании общего назначения приведены в табл. 5. Выбор конкретного оборудования зависит от сложности поковок планируемых к производству.
Таблица 5. Ковочно-штамповочное оборудование общего назначения
| Оборудование | ГОСТ | Масса или энергия падающих частей, усилие |
| Молоты: ковочные | 9752—75 | 1…8 т |
| штамповочные | 7024—75 | 0,63…25 т |
| Прессы: ковочные гидравлические | 7284—80 | 5…50 мН |
| горячештамповочные кривошипные | 6809—70 | 6,3—80 мН |
| однокривошипные закрытые | 10026—75 | 1…25 мН |
| Машины: горизонтально-ковочные с вертикальным разъемом матриц | 7023—90 | 1…31,5 мН |
| вертикально-ковочные | — | 0,2…2 мН |
Сложность поковок определяют по схеме классификации (рис. 1). Наиболее простыми являются поковки постоянного сечения, получаемые протяжкой с одновременной кантовкой на 90о или без кантовки (группа I). К этой группе относят все гладкие валы и кованые заготовки прямоугольного сечения. Поковки, получаемые осадкой или протяжкой переменного сечения, относят к II группе: плоские диски, ступенчатые валы с одним-двумя уступами.
Более сложными являются поковки с прошитым отверстием (кольца, шестерни), в виде всесторонне прокованных кубиков (штамповые и другие кубики, прямоугольные пластины), а также поковки рычагов с головками и изогнутые простого постоянного сечения. Эти поковки относятся к III группе.
Поковки, изготовляемые прошивкой с последующей вытяжкой на оправке, многоступенчатые валы, пластины с выступами, гнутые скобы входят в IV группу.
Получаемые прошивкой с последующей раскаткой кольца, валики или стержни с фланцами большого диаметра и малой высоты, рычаги и тяги с двумя головками или бобышками отнесены к V группе.
Поковки, сочетающие в различных комбинациях элементы поковок первых пяти групп, требующие для своего изготовления специального инструмента для формовки и специальных приспособлений, включены в состав VI—IX групп. Это, как правило, сложные рычаги переменного сечения с различными по форме бобышками, коленчатые валы, ступенчатые кольца, скобы переменного сечения, грузовые крюки и т. п.
Прессовые поковки разделены на пять групп. По конфигурациям и сложности изготовления прессовые поковки I и II групп соответствуют молотовым поковкам I и II групп; прессовые поковки III группы — молотовым поковкам III—IV групп; прессовые поковки IV группы — молотовым поковкам V—VI групп; прессовые поковки V группы — молотовым поковкам VII, VIII групп и частично IХ группы.
Для изготовления из прокатанных заготовок поковок малой массы применяют ковочные пневматические молоты (табл. 6), а из поковок средней массы — ковочные паровоздушные молоты двойного действия (табл. 7). Для изготовления средних и крупных поковок из прокатанных заготовок и слитков применяют ковочные гидравлические прессы.
Рис. 1. Группы сложности кованых поковок
По типу станины различают одностоечные и четырехколонные прессы. В отдельных случаях могут применяться специальные двухколонные прессы. Одностоечные прессы (табл. изготовляют усилием 1961…11768 кН и применяют преимущественно для изготовления поковок методом протяжки.
Гидравлические ковочные прессы четырехколонные (табл. 9) применяют для изготовления крупных поковок из слитков. Прессы подобного типа изготовляют усилием 7845…147100 кН.
Таблица 6. Молоты ковочные пневматические
| Модель | Масса падающих частей, кг | Габариты (Д Ш В), мм | Масса, кг |
| МА4129А | 75 | 1500x850x1900 | 3300 |
| МА4132 | 150 | 2275x950x2275 | 4400 |
| МА4134А | 250 | 2670x1240x2330 | 7200 |
| МБ4136 | 400 | 3020x1310x2600 | 13 100 |
| М4110А | 1000 | 4400x1780x3570 | 37 000 |
Таблица 7. Молоты ковочные двойного действия*
| Параметры | Значения параметров при массе падающих частей молота, кг | |||||
| 100 | 2000 | 3150 | 5000 | 3150 | 5000 | |
| Энергия удара, кДж | 24,5 | 49 | 58,5 | 122,6 | 29,4 | 122,6 |
| Размер зеркала бойк, мм | 410 230 | 530 290 | 600 330 | 710 400 | 400 400 | 710 400 |
| Высота над уровнем пола, мм | 3140 | 5080 | 5305 | 7980 | 5875 | 6300 |
| Масса молота, без шабота, т | 19,9 | 20,0 | 27,4 | 42,8 | 33,9 | 47,2 |
| Масса | 15 | 30 | 47,8 | 78,0 | 47,8 | 75,0 |
Таблица 8. Гидравлические ковочные одностоечные прессы
| Параметры | Значения параметров по моделям прессов | ||
| — | П1235 | — | |
| Номинальное усилие, кН | 1961 | 3089 | 4903 |
| Максимальный ход, мм | 350 | 400 | 500 |
| Расстояние от оси ползуна до станины, мм | 400* | 450 | 520* |
| Скорости движения цилиндра-ползуна, мм/с: при холостом ходе вниз | 250 | 200 | |
| рабочем ходе | 30, 60 | 20, 40, 60 | 18, 36, 54 |
| обратном ходе | 300 | ||
| Максимальное число отделочных ходов в минуту (при усилии 0,3 от номинального) | 150 | 135 | 120 |
| Номинальное давление жидкости в гидросистеме, МПа | 20 | 32 | |
| Число насосов высокого давления | 2 | 3 | |
| Суммарная производительность насоса, л/мин | 400 | 600 | |
| Привод ускоренного холостого хода вниз | От центробежного насоса с напором 60—80 м вод. ст. | ||
| Установленная мощность привода, кВт | 160 | 215 | 275 |
| Размеры зеркала бойков, мм: для ковки углеродистой и низколегированной стали | 300 140 | 400 180 | 500 230 |
| для ковки высоколегированной и специальной стали | 300 100 | 400 110 | 450 140 |
| Расстояние между столом и ползуном в его верхнем положении (без бойков), мм | 750* | 900 | 1050* |
| Габаритные размеры в плане, мм | 2500 1600* | 3075 2000 | 3300 2200* |
| Высота, мм: полная | 4400* | 4720 | 5100* |
| над уровнем пола | 3800* | 4085 | 4400* |
| Масса пресса с гидроприводом, т | 28* | 38 | 50* |
Таблица 9. Гидравлические ковочные четырехколонные прессы
| Параметры | При усилии пресса, МН | |||||||||
| 7,8 | 12,2 | 19,6 | 31,4 | 58,8…61,8 | 98 | |||||
| Наибольший ход подвижной траверсы, мм | 1000 | 1250 | 1800 | 2000 | 2500…2600 | 3000 | ||||
| Расстояние от стола до подвижной траверсы в ее верхнем положении, мм | 2000 | 2500 | 3200 | 4000 | 5000…5500 | 6500 | ||||
| Расстояние между колоннами в свету, мм: по широкой стороне | 1500 | 1900 | 2360 | 3000 | 3600…3900 | 4850 | ||||
| в узкой стороне | 640 | 800 | 1100 | 1200 | 1200…1300 | 1650 | ||||
| Размеры выдвижного стола, мм | 1200 | 2400 | 3000 | 1500 | 4000 | 2000 | 6000 2400 | 8000…3200 | 10 000 | 4000 |
| Номинальный ход стола, мм | 1600 | 2000 | 3000 | 5000 | 5700…6000 | 7000 | ||||
| Давление рабочей жидкости от насосно-аккумуляторной станции, МПа | 31,4 | 31,4…34,3 | 39,2 | |||||||
| Наибольший расход жидкости при рабочих жимах, л/мин | 650 | 800 | 1600 | 2000 | — | — | ||||
| Давление воздуха в наполнителе, МПа | 0,4…0,5 | 0,5 | ||||||||
| Габаритные размеры установки в плане, мм | 14 500 9600 | 17 800 10 060 | 16 100 10 500 | 24 800 11 800 | ||||||
| Высота над уровнем пола, мм | 5400 | 6720 | 8730 | 10 370 | 13 000…14 700 | 15 110 | ||||
| Полная высота, мм: без выталкивателя | 6850 | 8285 | 10 790 | 14 160 | — | — | ||||
| с выталкивателем | 8800 | 10 270 | 13 090 | 16 840 | 18 000…19 700 | 21 435 | ||||
| Масса, т: собственно пресса без деталей фундамента и перекрытий | 77,9 | 134,7 | 280 | 466 | 1000…1200 | 2000 | ||||
| всей установки | 130 | 196 | 340 | 565 | 1100…1400 | — | ||||
Ковочный молот с пневмоприводом
Пневматический пресс – это эффективное, но в то же время доступное по стоимости ковочное оборудование, отличающееся, кроме того, компактными габаритами. Работает такой станок за счет энергии сжатого воздуха, за подачу которого к механизмам отвечает встроенный компрессор. Работу компрессора, поршни которого, двигаясь в его главном цилиндре, как раз и создают поток воздуха с требуемым давлением, обеспечивает приводной электродвигатель.
Молот кузнечный пневматический МА-4129 предназначен для горячей штамповки в открытых штампах
По похожему с пневматическим прессом принципу работает паровоздушный молот, в котором энергию удара обеспечивает горячий пар, подающийся непосредственно из котла или через специальный компрессор. Масса ударов, которой позволяет добиться такое оборудование, может доходить до 8 тонн, а скорость их нанесения составляет 50 м/сек. Работать оно в зависимости от модели может в автоматическом режиме, когда удары по детали наносятся непрерывно, или в ручном, когда для запуска в действие бойка необходимо нажать на соответствующую кнопку или педаль.
Механические молоты могут использоваться для:
