1.1. Типовые конструкции кривошипных прессов

Принцип действия

Принцип действия кривошипного пресса основан на преобразовании вращательного движения привода посредством кривошипного механизма той или иной модификации в качательное движение коромысла или возвратно-поступательное ползуна с закрепленным на нем инструментом. На рисунке 1.3 приведены различные модификации кривошипного механизма: кривошипно-коромысловый (костыльные прессы-автоматы); кривошипно-ползунный (большинство кривошипных прессов для листовой и объемной штамповки); кривошипно-коленный (чеканочные прессы и прессы для выдавливания); двухкривошипный с двумя степенями подвижности (кривошипно-шарнирные вытяжные прессы); двухкривошипный коленно-ползунный с двумя степенями подвижности (прессы тройного действия для чистовой вырубки); кривошипно-клиновой (КГШП); кривошипно-круговой (специализированные вырубные прессы); кривошипно-кулисный (КГШП и горизонтально-ковочные машины (ГКМ)).

Преобразование энергии вращательного движения привода в энергию деформации металла обусловлено наличием кинематических связей между всеми движущимися частями кривошипного пресса. Это исключает зависимость скорости движения рабочего инструмента от механических характеристик обрабатываемого металла в любой момент времени: изменение скорости движения инструмента за все время действия пресса будет определяться кинематикой машины (без учета неравномерности движения вращающихся деталей привода и упругого деформирования машины).

Рисунок 1.2. Схема кривошипного пресса: 1 — электродвигатель; 2 — передача привода; 3 — маховик; 4 — муфта включе-ния; 5 — кривошипный вал; 6 — шатун; 7 — ползун; 8 — направляющие; 9 — привод питателя; 10 — привод автоматического бункерного захватного устройства; 11 — автоматическое бункерное захватно-ориентирующее устройство; 12 — магазин-накопитель; 13 — питатель; 14 — устройство, удаляющее отходы; 15 — устройство, удаляющее и стапелирующее изделия; 16 — система управления; 17 — станина

Дважды в цикле возвратно-поступательного движения исполнительного механизма скорость рабочего органа - ползуна с инструментом - равна нулю. В это время ползун проходит через крайние положения (верхнее и нижнее или заднее и переднее). Кривая его скорости в функции времени v(t) между этими точками является синусоидой или другой, более сложной, но гармонической функцией (рисунок 1.4).

Рисунок 1.3 Модификации кривошипного механизма: а – кривошипно-коромысловый, б – кривошипно-ползунный, в – кривошипно-коленный, г – кривошипный с двумя степенями подвижности, д – то же коленно-ползунный, е – кривошипно-клиновой, ж – кривошипно-круговой, кривошипно-кулисный.

Угол αр на который повернется кривошипный вал в течение рабочего хода, называют рабочим:

(1.1)

αр зависит от характера процесса деформирования и размеров обрабатываемого металла.

Рисунок 1.4. Изменение деформирующей силы Ро и скорости υ при двойном ходе ползуна.

Остальную часть прямого хода ползуна называют холостым ходом. В общем случае возможно существование двух его участков:

αв до начала рабочего хода:

(1.2)

:

(1.3)

Таким образом, угол поворота кривошипного вала при прямом ходе ползуна

(1.4)

связана с проталкиванием металла (изделия или отхода), и, как говорят, деформирующий инструмент работает на проход.

и процесс деформирования заканчивается при крайнем нижнем (переднем) положении ползуна.

При обратном холостом ходе, во время которого не совершается полезной работы, ползун возвращается в крайнее верхнее (заднее) положение. Кривошипный вал в это время повернется на угол

(1.5)

Если вращение кривошипного вала принято равномерным, время поворота t прямо пропорционально углам поворота:

(1.6)

где α - угол поворота кривошипа, рад.

Время двойных ходов:

(1.7)

В некоторых случаях, например при расшифровке осциллограмм, снятых при испытании кривошипных прессов, угол α выражают по известным отметкам времени:

(1.8)

задана кинематикой пресса и положением ведущего кривошипа. В кривошипных прессах скорость инструмента в момент начала рабочего хода изменяется в широких пределах - от 0,01 до 0,5 м/с и более. В процессе деформирования металла скорость инструмента постепенно уменьшается до некоторого конечного значения.

(1.9)

Оно зависит от вида операции, механических характеристик и размеров обрабатываемого металла.

на ползуне главного исполнительного механизма. Для некоторых специализированных прессов в качестве главного параметра принимают размер исходной заготовки и ее вид. Например, диаметр исходного прутка или проволоки для метизных прессов-автоматов, толщину разрезаемого листа для листовых ножниц.

Характер и количество заданных технологических линейных параметров зависят от назначения кривошипного пресса и его конструктивных особенностей. Они регламентированы специальными ГОСТами для каждого типа.