Краткая характеристика оборудования для листовой штамповки.

Введение

Листовая штамповка — это один из ключевых технологических процессов в металлообработке, обеспечивающий высокую точность, повторяемость и производительность при изготовлении деталей из листового материа- ла. Оборудование для листовой штамповки играет центральную роль в достижении этих целей, позволяя выполнять широкий спектр операций, от вырубки до сложной глубокой вытяжки. Данный лекционный матери- ал охватывает классификацию, характеристики и особенности основного и вспомогательного оборудования, используемого в листовой штамповке, а также современные тенденции в его развитии.

Классификация оборудования

Оборудование для листовой штамповки делится на две основные катего- рии:

• Основное оборудование: включает машины, непосредственно выполняющие штамповочные операции, такие как кривошипные и гид- равлические прессы, а также многопозиционные листоштамповоч- ные автоматы. Эти устройства обеспечивают формоизменение заготовок и изготовление готовых деталей.
• Вспомогательное оборудование: предназначено для подготовки листового материала, его транспортировки через рабочую зону и пере- работки отходов. К этой категории относятся ножницы, правильные машины, разматывающие устройства и прессы для переработки отходов.

Основное оборудование классифицируется по типу привода (механи- ческий, гидравлический, пневматический), количеству рабочих действий (простое, двойное, тройное) и конструктивным особенностям (например, тип станины). Вспомогательное оборудование выполняет вспомогательные функции, такие как резка, правка, подача материала и утилизация отходов, что повышает эффективность производственного процесса.

Кривошипные прессы: Конструкция и применение

Кривошипные прессы являются наиболее распространенным типом оборудования для листовой штамповки благодаря их универсальности и вы- сокой производительности. Они используют кривошипно-шатунный ме-

ханизм, преобразующий вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение ползуна, к которому крепится верхняя часть штампа. Основные параметры кривошипных прессов включают:

• Номинальное усилие (P_N ): максимальное усилие, которое пресс может развить без повреждения конструкции, измеряется в кН или МН. Например, прессы простого действия выпускаются с усилием от 25 кН до 2500 кН, а мощные четырехкривошипные прессы — до 63 МН.
• Длина хода ползуна (S): расстояние, которое проходит ползун за один поворот кривошипа (180°), варьируется от 8 мм до 500 мм в зависимо- сти от модели.
• Число ходов ползуна (n): количество двойных ходов в минуту, определяемое частотой вращения кривошипа, от 6 до 1000 ходов/мин.
• Межштамповое пространство (h): расстояние между столом и пол- зуном в нижнем положении, регулируемое для установки штампов различной высоты.
• Размеры стола (b × l): определяют максимальные размеры штампов, которые можно установить на прессе.

Типы кривошипных прессов

Кривошипные прессы классифицируются по количеству действий и кон- структивным особенностям:

• • • Прессы простого действия: оснащены одним ползуном и использу- ются для операций вырубки, гибки и неглубокой вытяжки. Они выпускаются с ненаклоняемыми (усилие 25–2500 кН, 50–400 ходов/мин) и наклоняемыми станинами (усилие 63–1600 кН, 45–250 ходов/мин). Наклон станины облегчает удаление отходов и деталей.
    • Прессы двойного действия: имеют наружный и внутренний ползуны, применяются для глубокой вытяжки. Усилие варьируется от 630 кН до 10 МН.
    • Прессы тройного действия: оснащены дополнительным нижним пол- зуном для сложных операций, таких как вытяжка кузовных деталей автомобилей с проемами для окон. Они позволяют сократить коли- чество операций и повысить качество изделий.

Конструктивные особенности

Станины кривошипных прессов бывают открытыми (С-образные) и закры- тыми. Открытые станины удобны для доступа к рабочей зоне, но менее устойчивы при высоких нагрузках. Закрытые станины применяются для мощных прессов (усилие до 40 МН) и обеспечивают высокую жесткость. Прессы могут оснащаться передвижным или откидным столом, а также рогом для обработки деталей с замкнутым контуром. Для автоматизации используются подачи ленты, полосы или штучных заготовок, а также промышленные роботы.

Гидравлические прессы: Принципы работы и особенности

Гидравлические прессы применяются преимущественно для операций глубокой вытяжки, особенно при работе с толстолистовым материалом или труднодеформируемыми сплавами. Их работа основана на законе Паскаля, где давление жидкости равномерно распределяется в замкнутой системе. Основные характеристики:

• Номинальное усилие (P_N = p · F ): определяется произведением давления жидкости (p, обычно 20–45 МПа) на площадь плунжера (F ).
• Ход плунжера (H): варьируется в зависимости от конструкции и назначения пресса.

Типы приводов

Гидравлические прессы оснащаются следующими типами приводов:

• • • Насосный привод: жидкость подается насосом в рабочий цилиндр, КПД составляет 0,6–0,8. Компактность делает его популярным для большинства прессов.
    • Насосно-аккумуляторный привод: включает аккумулятор для хра- нения жидкости высокого давления, что обеспечивает высокую скорость и стабильное усилие. Применяется для мощных прессов или групп прессов.

Классификация гидравлических прессов

Гидравлические прессы делятся на:

• • • Простого действия: для тонколистовой штамповки и неглубокой вы- тяжки (усилие 0,5–40 МН). Используются для обработки алюминиевых сплавов (толщина 1,5–2 мм) и стали (0,5–0,6 мм).
    • Двойного действия: для глубокой вытяжки крупногабаритных деталей, оснащены гидравлической подушкой для прижима и выталкивания. Внутренний ползун перемещается по направляющим внутри наружного.
    • Тройного действия: применяются для сложных операций, требую- щих дополнительного нижнего ползуна, например, для кузовных деталей автомобилей.

Конструкция цилиндров

Рабочие цилиндры бывают:

• • • Плунжерного типа: для простого действия, с возвратными цилин- драми для возврата плунжера.
    • Поршневого типа: для двойного действия, где рабочий ход осуществ- ляется подачей масла сверху поршня, а обратный — снизу.

Для увеличения усилия увеличивают диаметр плунжера или количество цилиндров (одно-, двух-, трех- или многоцилиндровые прессы). Станины изготавливаются из стали (например, 35Л или Ст3) или углеродистой ста- ли для колонн (сталь 30, 45).

Многопозиционные листоштамповочные авто- маты

Многопозиционные автоматы — это высокопроизводительное оборудова- ние, обеспечивающее многооперационную штамповку из ленты, полосы или штучных заготовок. Они оснащаются механизмами подачи (валко- вые, грейферные), прижимными и выталкивающими устройствами, а так- же системами автоматизации, включая электроконтактные датчики и тензометры для контроля усилия и предотвращения перегрузок.

Конструктивные особенности

Автоматы выпускаются с верхним или нижним приводом:

• • • Нижний привод: обеспечивает меньшую вибрацию, меньший износ направляющих и высокую устойчивость благодаря низкому центру тяжести. Ход траверсы составляет 8–80 мм, число ходов — 400–1000 в минуту, усилие — 25–2500 кН.
    • Верхний привод: применяется для более мощных автоматов (усилие 160 кН – 40 МН, ход ползуна 100–500 мм, число ходов 10–120 в минуту).

Станины автоматов усилием до 1000 кН цельносварные, а для больших усилий — составные, стянутые болтами. Автоматы оснащаются механизмами подачи (например, грейферные линейки для продольного и попе- речного перемещения), пуансонодержателями, устройствами смотки и размотки.

Преимущества

Многопозиционные автоматы обеспечивают:

• • • Снижение числа единиц оборудования и затрат на транспортировку.
    • Уменьшение складских запасов и числа обслуживающего персонала.
    • Повышение производительности (в несколько раз по сравнению с од- нопозиционными прессами).
    • Улучшение качества продукции и безопасности труда.
    • Снижение стоимости и упрощение ремонта штамповой оснастки.

Вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование включает:

• Кривошипные и гидравлические ножницы: для резки заготовок с наклонным ножом.
• Дисковые ножницы: для продольной резки рулонов на ленты.
• Правильные машины и зигмашины: для выравнивания и обработ- ки кромок.
• Разматывающие и наматывающие устройства: для подачи матери- ала.
• Пакетировочные и брикетировочные прессы: для переработки от- ходов.

Эти устройства повышают эффективность подготовки материала и мини- мизируют отходы.

Современные тенденции в оборудовании

Современное оборудование для листовой штамповки активно использует автоматизацию и цифровизацию. Автоматические линии и комплек- сы, оснащенные компьютерами и управляющими системами, позволяют оптимизировать процессы, минимизировать человеческий фактор и повысить точность. Применение импульсных технологий (гидравлических,

газовых, магнитных, взрывных) расширяет возможности обработки высо- копрочных и жаропрочных сплавов. Интеграция промышленных роботов и датчиков контроля повышает надежность и безопасность оборудования.

Контрольные вопросы

1. Как классифицируется оборудование для листовой штамповки? Какие функции выполняет вспомогательное оборудование?
2. Какие параметры характеризуют кривошипные прессы? Как они влияют на выбор оборудования для конкретных операций?
3. Чем отличаются прессы простого, двойного и тройного действия? Приведите примеры операций для каждого типа.
4. Как устроены гидравлические прессы? Какие типы приводов и цилиндров используются в них?
5. Какие преимущества дают многопозиционные листоштамповочные автоматы? В чем их конструктивные особенности?
6. Какую роль играет вспомогательное оборудование в процессе листовой штамповки?
7. Какие современные технологии применяются в оборудовании для листовой штамповки?