КШО Бочаров (Ю.А. Бочаров - Кузнечно-штамповочное оборудование)

УДК 621.73(075.8) ББК 34:34.4и73 Б865 Рецензенты: зав. кафедрой «Машины и техноло! ия обработки металлов лагшением» МГИУ. д-р техн. наук. проф. Д Н. Субич; зав. кафедрой «Системы пластического деформирования» МГТУ «Станкин», д-р техн. наук, проф. ГС Рд Сасднуюкив Бочаров Ю.А.

Б865 Кузнечно-штамгровочное оборудование: учебник дтгй стул. высш. учеб. заведений / Ю.А. Бочаров. — М.: Издательский центр «Академий», 2008. — 480 с. 1БВ)ч) 978-5-7695-3746-2 Приведены основные сведения по проектированию, математическому молелированиго, методам расчета, конструирования, испытания, управления н диагностики кузнечцо-гптамповочных машин.

Рассмотрены современные конструкции гидравлических, винтовых, кривошипных прессов и автоматов, пневматических, паровозду!нных и гтшравлических молотов, ротационных, радиально-обжимных и роторных машин„вибй>ационных, злектрогидравличсских, магнитно-импульсных и других импульсных машин и установок. Для студентов аысших учебных заведений. Может быть полезен аспирантам и преподавателям вьшших учебных зааеленпй, ст>денгам и преполашгтелям учреждений среднего профессионального образования.

специалистам к>онечно-пгтамповочного производства. УДК 621.73(075.8) ББК 34:34.4я73 Учебное издание Вочарвв 1Орий Алексин!виши« Кузнечно-штаииовочиое оборудование Учебник Редактор Ю.А. Чиков. Технический редактор Е 1Р. Корлкуева Комцьа>'герная верстка: Е. Ю. Матвеева Корректоры С. Ю. Свиридова, Т. Н. Морозова Иш. Х !01112560. Подписано в печать 2809 2007. Формат 60я90/16.

Гарнитура «Тай»~с». Бумага тип, уй 2. Печать офсетная, Уел. печ. я. 30,0. 'Гираж 3 000 зкл Заказ Уй 3402, Издательский центр «Академия». ч вилем!сова-шозсоэза Санитарно-зпндемиологнческос заключение бй 77.99.02.953Д.004796,07.04 ст 20,07.2004. 1!7342. Москва, ул. Б>тлерова, 17-Б, к. 360. Тсядфакс: 14951330. !092, 334-5337.

!'я-1». 1»аг»г>«гзг-к,«г-ло«г г«;!.»;!л багз>гя.!«г гз н»я»ич»-» г вк ш««~т»»»»ыт«гг и:л>- а «гл ти ~ ~$. Оригинаежаквт данного издания явяяетгя собственностью Издатвлыкогв центра «Академия», и «га вослрвизввдвяив яязбыя способом бгз согяасия правообладателя запря»чается и Бочаров Ю.А., 200!3 О Образсвязельно-излатгльский центр «Академия»«200Х 15В1Ч 978-5-7695-3746-2 с,' Оформление. Излатсльский цшпр:Академия, 200Я ПРЕДИСЛОВИЕ Кузнечно-штамповочное оборудование (КШО) и кузнечноштамповочные машины (КШМ) составлянп важнейшую часть системы обработки давлением и предназначены для формоизменения металлов, сплавов и неметаллических материалов под действием давления.

Для того чтобы привести металл в пластическое состояние и преодолеть сопротивление деформированию, КШМ должна создать необходимую деформирующую удельную силу на заданном перемещении с приемлемой скоростью. Деформирующая сила, энергия (работа) деформирования и скорость деформирования являются главными характеристиками КШМ. Современный парк КШМ состоит из восьми классов машин, .; ' характеризующихся деформирующей силой от 30 кН до 750 МН, эффективной энергией от 1 кДж до 5 МДж, скоростным диапазоном воздейсгвия на обрабатываемый материал от долей миллиметров в секунду до 100 м/с и более. Современные конструкции КШМ разрабатывают с применением информационных технологий, проектных процедур и средств автоматизированного проектирования, оснащают системами ЧПУ, компьютерного мониторинга и диагностики. В основу отечественной школы расчета и конструирования КШМ положены труды выдающихся ученых: А. И.

Зимина — теория и расчет винтовых фрикционных прессов (1931), теория паровоздушных молотов (1937, 1940, 1953); М.В.Сторожева — теория гидравлических прессов с насосно-аккумуляторным приводом (!930, 1949), теория кривошипных прессов (совместно с Н. М. Копыловым, 1933 — 1935); Е. П. Унксова — теория приводных пневматических молотов (1931); И. И, Гирша и В.И.Залесского — теория горизонтально-ковочных машин и гибочных машин (193!); Б.В.Розанова — конструкции и расчет гидравлических прессов (1958) и др. Коллективами инженеров и научных сотрудников ведущих НИИ и заводов разработаны и созданы самые крупные в мире КШМ: гидравлические штамповочные прессы силой 650 и 750 МН, одноцилиндровые малогабаритные штамповочные гидравлические прессы силой 300 МН, паровоздушные бесшаботные штамповочные молоты с энергией удара 1500 кДж, п1дравлические бесшаботные штамповочные молоты с энергией удара 250 кДж и 2 МДж, кривошипные горячештамповочные прессы силой 125 и 1б0 МН и другис машины.

В последние десятилетия в мировой практике произошел качественный сдвиг в структуре и техническом уровне КШО в сторону применения лазерных, вибрационных и импульсных методов, компьютерного программного управления, мониторинга и диагностики. Большая часть имеющихся в России КШМ старше 20 лет. Это потребует обновления парка КШМ в ближайшие годы, интенсификации проектно-конструкторских„исследовательских н производственных работ по созданию современных КШМ, оборудованных средствами автоматизации процессов, системами ЧПУ, компьютерного мониторинга и диагностики.

Автор в разные годы разрабатывал и читал в МГТУ им. Н.Э. Баумана традиционные и новые учебные курсы «Расчет и конструкции кузнечно-штамповочных машин», «Гидропривод кузнечноштамповочных машин», «Теория кузнечно-штамповочных машин», «Управление процессами и машинами обработки металлов давлением», «Управление и диагностика кузнечно-штамповочного оборудования», проводил опытно-конструкторские и исследовательские работы. Этот опыт использован при разработке настоящего учебника, в котором приведены материалы по традиционным и новым разделам. Учебник написан в соответствии с программами учебных курсов «Оборудование кузнечно-штамповочного производства», «Кузнечно-штамповочное оборудование», «Расчет и конструкции кузнечно-штамповочных машин» ведущих технических университетов России, утвержденных Министерством образования и науки Российской Федерации.

В написании учебника, кроме автора, принял активное участие кандидат технических наук„доцент Технического университета МАМИ Игорь Константинович Токарев (гл. 16; 18; 19; 21— 24), которому автор выражает искреннюю благодарность. Автор с признательностью примет замечания по содержанию учебника, которые можно отправлять по электронному адресу: уиг19310Фуапдех.ги. РАЗДЕЛ 1 КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА КУЗНЕЧНО- ШТАМПОВОЧНЫХ МАШИН ГЛАВА 1. СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ГЛАВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И МАРКИРОВКА 1.1.

Кузнечно-штамповочное оборудование в системе обработки давлением Современное КШО состоит из КШМ, средств механизации и : автоматизации и вспомогагельных устройств. Кузнечно-штамповочные машины являются главными компонентами технологической системы обработки металлов и неметаллических материалов (далее — материалов) давлением (ОМД), обеспсчиваюшими технологический процесс в динамическом взаимодействии со всеми другими компонентами системы (рис.

1.1). Современные технологические системы ОМД основаны на интеграции механических, электронных и информационных устройств: механизмов и инструмента, электронных каналов и датчиков прямой и обратной связи, микропроцессоров, контроллеров и компьютеров. Таким образом, современные технологические системы ОМД представляют собои мехатронные системы. Мехаглроника — это технико-технологическое направление развития тсхносферы, интегрирующее механику, электронику и информатику с целью совершенствования технологии и производства, включая создание и применение устройств с элементами искусственного интеллекта. Соответственно мехатроника ОМД— это наука, в которой интегрированы знания механики КШМ и технологических процессов деформирования материалов, электроники информационных каналов, процессоров и компьютеров, информатики, алгоритмического и программного обеспечения.

Кузнечно-штамповочные машины являются технологическими машинами, главными компонентами системы ОМД, все параметры которых должны бьггь подчинены требованиям технологических процессов обработки материалов давлением и стандартов качества продукции (штампованных заготовок, полуфабрикатов и деталей). Рис. ) . (. Система обработки материалов лавлением: l — обрабатываемый' материал (сталгч компознт. и др.); 2 — исколная заготовка (объемная, листовая, порошковая в холодном, полугорячем, горячем, твердом, полутверлом, жилком состояниях); 3 — инструмент (штамп, пуансон, матрица, гидростагическое, гнлроимпульсное, газоимпульсное, электромагнитное поле); 4 — заштовка в процессе обработки давлением (объемном, локальном, разлелнтельном, формообразующем, лиспзвом, обьемной нламповкн, тиксоштамповки, ковки, прессования, выдавливания): 5 — кузнечно-цпамповочная машина и привод; б — система управления (релейная, числовая, компьютерная, программная, программно-алшпивцая); 7 — человек-оператор; а' — выходная пролукция (поковка, полуаабрикаг, изделие); 9 — окружающая среда; )Π— средства ашомазнзации (срелстм полачи, робот-лшнипулязор); Х(г), у(г) — векторы вколной и выкодпой игк)кзрмации; А — загозовительный мтдулгя Ь вЂ” термический модуль 1.2.

Требования, предъявляемые к качеству продукции системы обработки давлением С переходом промышленности к информационно-интегрированным, автоматизированным процессам, к широкой международной кооперации возрастают требования к стабильному качеству продукции систем ОМД. Общие требования к системам ОМД сформулированы в международных стандартах качества! БО 900!— 9009 и соответствукущих стандартах Европейскою союза и России. Требования к качеству продукции системы ОМД можно сформулировать для различных процессов обработки давлением. Для заготовительных разделительных процессов листовпй штамповки (вырубка, пробивка, обрезка по контуру) требуются точность контура, размерная точность, отсутствие заусенцев.

Для заготовительных разделительных процессов обьемнои штамповки треб)тотся размерная точность (по длине), точность объема (коррекция по длине), перпендикулярность торцов. Для листповой штам- :"-':- ловки-вытязкки необходимы размерная точность (пригодность для :::: сборки без операций пошонки), соблюдение указанных шерохо:: ватости, мнкрогеомстрии поверхности (гладкая, не требующая обработки), а также отсу~стане заусенцев (нли минимальная их ::,::..величина), минимальная или допустимая разнотолщинность, рав- номерное (или требуемое) распрелеление смазочных материалов по поверхности Для холодной обьемпой штамповки требуются соблюдение точ'ности чюрмы и размеров (не требующие или требующие минимальной механической обработки шлифованием, резанием); отсутствие (как угловых, так и в плане) смещений половин штампа, заусенцев, облоя; соблюдение требуемых шероховатости, мик' ' рогеометри и гюверхности (гладкая, не требующая обработки), макроструктуры (следование волокон контуру поверхности), механических характеристик (твердость, предел прочности, относительное удлинение, ударная вязкость) Для горячей обьелтой гатамповки требуется соблюдение размерной точности по высо~с и геометрии формы; допустимой шероховатости поверхности„требуемых макро- и микроструктур.