3.6. Проектирование станин механических прессов

Станина механических прессов любого назначения представляет собой корпус для размещения и крепления на нем различных сборочных единиц и восприятия усилий, возникающих при выполнении технологической операции.

Станина пресса должна обладать необходимой жесткостью и обеспечивать точность направления ползуна, что называется требованием получения поковки с минимальными припусками на их последующую механическую обработку. При проектировании станин следует учитывать, что станина достаточно трудоемкая в изготовлении и дорогостоящая деталь пресса.

В самом общем случае станина состоит из трех частей: верхней – траверсы, средней – стоек и нижней – стола (рис. 49).

По доступности к зоне установки штампа станины условно разделяются на открытые и закрытые.

Открытые станины, в которых доступ в штамповое пространство возможен с трех сторон: спереди и с боков, выполняются одностоечными и двухстоечными, причем последние могут быть наклоняемыми и ненаклоняемыми. Некоторые конструкции открытых станин имеют отъемный или регулируемый по высоте стол или вместо стола – рог.

В закрытых станинах штамповое пространство открыто с двух сторон - спереди и сзади. В современных прессах наличие достаточных по размерам окон в стойках дает возможность доступа к штамповому пространству и с боков. Закрытые станины разделяются на цельные и разъемные.

Последние могут быть с одной или двумя плоскостями разъема. Закрытые станины с одной плоскостью разъема состоят из траверсы, выполненной вместе со стойками, и стола. Закрытые станины с двумя плоскостями разъема состоят из траверсы, стоек и стола, выполненных в виде отдельных элементов.

Составные части разъемных станин соединяются между собой стяжными шпильками. Стяжные шпильки могут иметь и цельные станины.

Составные части станин изготовляются из чугунного или стального литья, сварными из листового проката, сварнолитыми или сварнокованными, а стяжные шпильки – из поковок или круглого стального проката.

При проектировании станин механических прессов выполняется проверочный расчет на прочность и жесткость станин и их элементов по следующей принципиальной схеме:

1. Подготовка исходных данных для расчета. Исходные данные для расчета определяются из технической документации на механический пресс:

Тип пресса: горячештамповочный, листоштамповочный, обрезной или чеканочный и его характеристика по диапазону выполняемых операций – универсальный или специальный;

Тип станины: открытая или закрытая, цельная или разъемная;

Внешние нагрузки на станину: номинальное усилие P_H пресса простого действия или номинальные усилия P_H на внутреннем;

Размеры, материал элементов станины и количество стяжных шпилек;

Механические свойства материалов станины: пределы выносливости при изгибе _-1, пределы выносливости при растяжении-сжатии _-1р, пределы текучести _T, коэффициенты пульсирующего цикла _.

Расчетная схема. Составление расчетной схемы определяется типом пресса, станины и количества плоскостей разъема.

2. Расчетные схемы закрытых цельных станин с одной плоскостью разъема представляют собой замкнутые статически неопределенные рамы. Такие рамы состоят из элементов, которые совпадают с центральными осями сечений траверсы, стоек и стола.

Рис. 49. Разъемные станины механических прессов

На рис. 50 а) показана расчетная схема станины с расположением валов параллельно его фронту, на рис. 50 б) – расчетная схема станины пресса с расположением валов пресса перпендикулярно его фронту и на рис. 50 в) – расчетная схема станины однокривошипного горячештамповочного пресса.

Рис. 50. Расчетные схемы станин механических прессов различного назначения

Рис. 51. Примеры моделей станин механических прессов различного назначения

Стол нагружается равномерно распределенным номинальным усилием на длине штампа или на участке, длина которого составляет 2/3 размера штамповой плиты по фронту пресса. Траверса станин прессов с расположением валов перпендикулярно его фронту нагружается сосредоточенными усилиями т рабочих валов или осей в месте из расположения.

Для станин прессов с расположением валов параллельно его фронту усилия от рабочего вала на станину прилагаются на расстоянии l₀/ от внутренних краев подшипников коленчатых валов и на расстоянии l₀/3 для эксцентриковых валов, где l₀ – длина подшипника рабочего вала.

Эксцентриковый вал горячештамповочного пресса в расчетной схеме является ее элементом, нагруженным номинальным усилием, равномерно распределенным по ширине эксцентрика. В станинах с двумя плоскостями разъема траверса, стол и стойки рассчитываются как отдельные элементы.

Расчетной схемой траверсы является брус на двух шарнирных опорах. Длина бруса принимается равной расстоянию между осями стяжных шпилек по фронту пресса. Брус нагружается номинальными усилиями на рабочих валах или осях, приложенными в местах их расположения. Для траверсы чеканочных прессов номинальное усилие распределяется равномерно по длине верхней призмы. Расчетная схема стола – брус на двух шарнирных опорах.

Длина бруса равна расстоянию между осями стяжных шпилек вдоль фронта пресса. Стол нагружается номинальным усилием, равномерно распределенным на длине штампа или на участке, длина которого составляет 2/3 размера подштамповой плиты по фронту пресса. Cтойки заменяются вертикальными брусьями, сжимаемыми усилиями затяжки и усилиями, возникающими при работе пресса с номинальной нагрузкой.

Расчетными схемами открытых станин являются незамкнутые, статически определимые рамы с прямыми или наклонными элементами. Расположение элементов рамы совпадает с центральными осями сечений на соответствующих участках станины. Геометрические характеристики сечений принимаются постоянными по длине участков рамы. Рама нагружается номинальным усилием пресса (рис. 52).

Рис. 52 Расчетная схема открытой станины