Технология ковки поковок

Контрольная работа Технология ковки поковок

План

1. Механизация ковки поковок

1.1 Шаржир-машины

1.2 Осадно-поворотные и подъемно-поворотные столы

1.3 Устройства для раскатки полых заготовок

1.4 Приспособления для быстрого крепления бойков

2. Механизация ковки поковок

2.1 Оборудование для удаления окалины со стола пресса

2.2 Ковочные и инструментальные манипуляторы

2.3 Состав и принцип работы механизированных ковочных комплексов Литература

1. Механизация ковки поковок

Одним из основных путей повышения производительности ковки поковок является снижение вспомогательного времени. К вспомогательным операциям ковки относятся: транспортирование заготовок, слитков, поковок от нагревательного устройства к ковочному агрегату и обратно; манипулирование заготовкой; смена ковочного инструмента на прессах; установка накладного инструмента; удаление трещине, возникающих при ковке, клеймение поковок и т. д. Наибольшее распространение для ковки среди средств механизации получили мостовые краны, манипуляторы, кантователи, шаржир-машины и т. п.

1.1 Шаржир-машины Загрузка и выгрузка печей и подача нагретых слитков к прессам осуществляется специальными манипуляторами — шаржир-мащинами (ШМ). ШМ применяются двух типов: напольные для слитков массой до 10 т и рельсовые для слитков массой 5−50 т.

Напольная безрельсовая машина (рис. 1.1) имеет три колеса: два передних и одно заднее. Заднее колесо ведущее, что позволяет осуществлять поворот машины на месте и обеспечивает ее подвижность и маневренность Машина перемещается с помощью электродвигателя, связанного через редуктор с задним колесом. Подъем, опускание хобота 1 и зажим клещей проводится гидроприводом 3 от масляного насоса 2. Электродвигатель машины получает питание по гибкому кабелю, закрепленному на мачте 4.

Рельсовые ШМ в отличие от ковочных манипуляторов снабжены удлиненным хоботом. Эти ШМ осуществляют продольное перемещение моста. Поперечное перемещение тележки, поворот платформы, качание хобота и зажим клещей.

Рисунок 1.1 — Безрельсовая напольная шаржир-машина для слитков массой до 5 т

1.2 Осадочно-поворотные и подъемно-поворотные столы При изготовлении коротких поковок типа тел вращения и штамповых кубиков большое время занимают операции осадки и торцовки. В качестве нижнего бойка пресса часто применяют поворотные осадочные плиты с пневматическим или электромеханическим приводом. Такие плиты устанавливаются на столе пресса и служат для поворота или вращения поковок относительно вертикальной оси пресса (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 — Осадочно-поворотная плита с электроприводом От электродвигателя и редуктора вращение передается шестерне 4, которая находится в зацеплении с цевочным ободом 5, закрепленным на поворотной планшайбе 3. Сверху на планшайбу 3 устанавливается плита 6 со сменным вкладышем 7. В исходном положении планшайба 3, поднятая с помощью тарельчатых пружин 8, может вращаться относительно основания 2. Поковка устанавливается на плите 1. При рабочем ходе пресса усилие деформирования не передается на шарики 9, 3 плиты 1. Сухарь 1 служит для центрирования основания 2 при установке приспособления на столе пресса. В плите 6 имеются специальные отверстия для поворота планшайбы вручную в случае поломки привода.

При ковке длинных валов часто требуется развернуть поковку на 180⁰ после выполнения операции протяжки одного из концов. Для этой цели применяют подъемно-поворотные столы, которые монтируются либо между рельсами манипулятора в специальном углублении (рис. 1.3), либо сбоку от манипулятора.

Рисунок 1.3 — Подъемно-поворотный стол В нерабочем положении призма 3 находится на уровне пола, чтобы не мешать продольному перемещению манипулятора.

При подаче сжатого воздуха в нижнюю поршневую полость пневмоцилиндра 2 поршень 1 поднимается в верхнее рабочее положение. Слиток или поковка укладывается на призму 3 и с помощью хобота манипулятора разворачивается на 180 градусов. После разворота откованный конец слитка захватывается клещами манипулятора, а стол опускается в нижнее нерабочее положение при подаче сжатого воздуха в верхнюю штоковую полость пневмоцилиндра.

В последнее время более эффективным решением считается рельсовая тележка (рис. 1.4) с установленным на нее опорно-поворотным столом. Тележка устанавливается, как правило, позади манипулятора с направлением движения, перпендикулярным направлению движения манипулятора.

Рисунок 1.4 — Рельсовая тележка с поворотным столом

1.3 Устройства для раскатки полых заготовок

После раскатки изготовленные кольца обычно торцуют. Для этого необходимо удалить раскатные козлы и установить осадочно-поворотную плиту. Для экономии времени на замену инструмента применяют раскатные козлы с откидными стойками (рис. 1.5). Установка стоек в рабочее положение осуществляется вручную или с помощью пневмопривода.

Рисунок 1.5 — Универсальные раскатные козлы с откидными стойками

К плите 1 приварены кронштейны 2, к которой с помощью осей 6 крепятся стойки 3. При выполнении операций раскатки заготовки 5 стойки 3 находятся в вертикальном положении, а в случае необходимости они могут быть откинуты с целью освобождения поверхности плиты для торцовки заготовки. Откидные стойки позволяют выполнять раскатку на оправке 4 заготовок различной ширины благодаря наличию нескольких отверстий в кронштейнах 2. На этой же плите приводят осадку заготовок и прошивку перед раскаткой. Для раскатки заготовок применяют обычно несколько типоразмеров откидных стоек.

1.4 Приспособления для быстрого крепления бойков Для быстрого удаления рабочего инструмента прессы оснащаются продольными передвижными столами. Смена бойков проводится в следующей последовательности: поперечина пресса опускается до смыкания бойков, затем освобождается корпус верхнего бойка от клинового крепления. после чего комплект бойков перемещается с помощью продольного передвижного стола из рабочей зоны. Одновременно с этим движением в рабочую зону подается комплект других сменных бойков.

На рис. 1.6 представлена схема гидропружинного крепления верхнего бойка.

Рисунок 1.6 — Гидропружинное устройство крепления верхнего бойка к ковочному прессу В верхней части подвижной поперечины 3 крепится обойма 9. Между буртом тяги 2 и нижней крышкой обоймы установлен набор тарельчатых пружин. Усилие от сжатых тарельчатых пружин через тягу передается рычагу 6, сидящему на оси 4 проушины тяги и прижимающему фланец 5 корпуса бойка к нижней части подвижной поперечины. При смене инструмента жидкость под давлением подается в гидроцилиндр 10, плунжер 1 которого, преодолевая усилие тарельчатых пружин, опускает тягу 2. При этом палец 7 рычага 6 скользит по пазу в рычаге 8. как только палец 7 упрется в конец паза, происходит поворот рычага 6 в положение, показанное на рис. 1.6 штриховой линией, и боек пресса освобождается.

2. Механизация ковки поковок

2.1 Оборудование для удаления окалины со стола пресса

Ковка крупных слитков, нагретых до высоких температур и имеющих существенный слой окалины на поверхности. сопровождается осыпанием этой окалины на стол пресса и подразумевает систематический останов основного процесса для удаления окалины. Если удалять окалину вручную, теряется много времени. Для механизации процесса удаления окалины существуют ряд устройств, одно из которых показано на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 — Устройство для удаления окалины Центральный скребок 1 устройства представляет конструкцию Т-образной формы. Средней частью он опирается на плиту 2, которая через корпус ковочного бойка 8 соединена с приводом поперечного перемещения устройства смены бойков, а боковые части скребка служат рабочими лопастями для перемещения окалины.

Снизу средней части закреплены четыре ролика 9, которые обеспечивают соединение скребка с плитой 2 путем взаимодействия с выступами 10. предусмотренными на плите 2.

Боковые скребки 3 расположены вдоль боковой стороны подвижного стола пресса по обе стороны от центрального скребка. Рабочая лопасть каждого скребка 3 консольно закреплена на вертикальном валу, соединенном с приводом поворота 4, состоящим из гидроцилиндра и реечно-шестеренной передачи.

Приемники окалины 5 выполнены в виде самотечных бункеров с наклонными стенками и установлены возле боковой кромки выдвижного стола пресса.

На верхних проемах приемников предусмотрены шарнирно закрепленные крышки 11 с пневмоцилиндрами 12 открывания, а под нижними выпускными проемами установлены коробы-сборники окалины 6.

Во время ковки боек 8 расположен на столе 13 пресса, центральный скребок 1 — возле кромки стола, а рабочие лопасти боковых скребков занимают положение параллельно столу и не препятствуют продольным перемещениям бойка вместе со столом.

Для очистки стола от окалины боковые скребки поворачивают приводами 4 на 90⁰, перемещая окалину в центральную зону, которую они при этом ограничивают своими лопастями. Затем включают привод поперечного перемещения устройства для смены бойков, и центральный скребок перемещается до упоров 14, закрепленных на колоннах пресса, перемещая при этом окалину в приемники 5, крышки 11 которых предварительно открыты пневмоцилиндрами 12.

Из приемников 5 окалина самотеком сыплется в коробы-сборники 6, которые по мере их заполнения убирают с территории пресса кранами.

Полный ход механизма поперечного перемещения устройства смены бойков превышает ход центрального скребка, поэтому после остановки на упорах 14 скребок приподнимается над плитой 2 вследствие взаимодействия его роликов 9 со скосами выступов 10 плиты 2, а между его рабочими боковыми частями и поверхностью стола образуется зазор, предотвращающий перемещение оставшейся на столе окалины при возвращении скребка в исходное положение. При возвращении в исходное положение боковых скребков оставшаяся на столе окалина также не перемещается, так как рабочие части лопастей, выполненные в виде нескольких лопаток, закреплены шарнирно и могут отклоняться без сопротивления в противоположную сторону.

Когда не требуется удалять окалину, но необходима замена бойка на столе пресса, центральный скребок поднимают над плитой 2 с помощью гидроцилиндра 7, после чего механизм поперечного перемещения может перемещаться без скребка.

После очистки стола от окалины скребки возвращают в исходное положение, а крышки приемников закрывают.

2.2 Ковочные и инструментальные манипуляторы

В процессе ковки поковку необходимо поворачивать и перемещать, так как при ковке выполняется только локальное (местное) деформирование некоторого участка заготовки. Специальная машина, предназначенная для выполнения операций вращения поковки относительно ее продольной оси и поступательного перемещения поковки, называется ковочным манипулятором.

Проектируют и изготовляют ковочные манипуляторы для слитков массой до 350 т. В зависимости от конструкции и области применения ковочный манипулятор, который мы будем называть для краткости просто манипулятором, может выполнять следующие движения: зажим и освобождение поковки, поворот и плоскопараллельные перемещения поковки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, вращение поковки вокруг ее продольной оси.

Все ковочные манипуляторы подразделяются на две группы: напольные и подвесные.

Напольные манипуляторы, в свою очередь, делятся на рельсовые и безрельсовые. Безрельсовые манипуляторы применяются при ковке на молотах и проектируются для слитков массой не более 2 т. Ковочные гидравлические прессы оснащаются манипуляторами рельсового типа.

Все без исключения ковочные манипуляторы имеют клещевую головку, узел вращения клещевой головки, узел подъема и выравнивания хобота.

Узел манипулятора, на котором установлена клещевая головка, предназначенная для зажима поковки или слитка, называется хоботом манипулятора. Типы манипуляторов представлены на рис. 2.2.

Тип I — мостовой манипулятор с прямолинейным перемещением (рис. 2.2, а). Манипуляторы этого типа имеют движения: перемещение моста, но рельсам, уложенным на полу цеха, перемещение тележки по мосту в направлении, перпендикулярном к движению моста.

Тип II — мостовой манипулятор с прямолинейным перемещением и поворотной платформой (рис. 2.2, б). По сравнению с манипуляторами типа I он более универсален. Такой манипулятор имеет поворотную платформу, установленную на тележке. Механизмы вращения хобота, подъема и выравнивания хобота также устанавливаются на платформе, которая может совершать полный оборот относительно вертикальной оси. Манипуляторы типа II имеют более сложную конструкцию. Такие манипуляторы часто используются для транспортных операций по подаче слитков к прессу и в качестве посадочных машин, особенно при обслуживании камерных печей, не имеющих выкатного пода.

Тип III — тележечный манипулятор с прямолинейным перемещением (рис. 2.2, в). Этот тип манипулятора представляет собой тележку манипулятора типа І, перемещающуюся непосредственно по полу цеха.

Такие манипуляторы применяются только для выполнения технологических операций: вращения слитка вокруг его продольной оси и продольного перемещения слитка. Это наиболее распространенный, наиболее устойчивый и компактный манипулятор. Манипуляторы подобного типа изготовляют для слитков массой до 350 т.

Рисунок 2.2 — Типы ковочных манипуляторов: а — тип І; б — тип ІІ; в — тип ІІІ; г — тип ІV; д — тип V; 1 — мост с механизмом перемещения; 2 — тележка; 3 — механизм поворота платформы; 4 — хобот с механизмом зажима; 5 — узел вращения хобота; 6 — узел подъема хобота Тип IV — тележечный манипулятор с поворотной платформой и прямолинейным перемещением (рис. 2.2, г). Наличие механизма поворота платформы вокруг вертикальной оси делает его более маневренным, расширяет возможности его универсального применения. Манипуляторы подобного типа изготовляют для слитков массой до 60 т.

Тип V — мостовой манипулятор с вращением по круговому рельсу (рис. 2.2, д). Мост такого манипулятора имеет вращательное движение относительно вертикальной оси. Манипуляторы подобного типа применяются тогда, когда ковочное оборудование и нагревательные печи расположены под углом друг к другу или по окружности.

Напольные безрельсовые манипуляторы весьма разнообразны по своим конструкциям, в основном из-за механизма передней подвески хобота. Безрельсовые манипуляторы имеют преимущественно электрически" привод и получают питание по электрокабелю, лежащему на полу цеха и наматываемому на катушку при движении манипулятора.

Подвесные манипуляторы применяются для обслуживания ковочных молотов с массой падающих частей до 2 т. Такие манипуляторы перемещаются по монорельсу и выполняют одновременно как технологические функции, так и функции посадочной машины. Управляются такие манипуляторы дистанционно от подвесного пульта. Подвесные манипуляторы изготовляют для слитков и заготовок массой не более 750 кг.

Инструментальные манипуляторы. Инструментальные манипуляторы (рис. 2.3−2.4) служат для подачи накладного инструмента (топоров, наметок, накладных квадратов для топоров и т. д.), которые крепят на хоботе манипулятора. Хобот может подниматься и опускаться от специального привода. Инструментальные манипуляторы выполняются, как правило, безрельсовыми или подвесными. Инструментальными манипуляторами оснащаются гидравлические ковочные прессы усилием свыше 30 МН.

Рисунок 2.3 — Схема инструментального манипулятора Кантователи (рис. 2.5). На мощных ковочных прессах силой свыше 80 МН изготовляют поковки из слитков массой свыше 120 т. Для вращения и продольного перемещения таких слитков и поковок применяют подвесные приводные кантователи.

Рисунок 2.4 — Инструментальный манипулятор фирмы «Ждяс»

Рисунок 2.5 — Подвесной приводной кантователь Приводной кантователь состоит из корпуса 4, который оканчивается вилкой с хвостовиком / для подвешивания из крюк ковочного крана. Вилка хвостовика связана с подвижным корпусом 3 через мощные амортизационные пружины. Привод кантователя состоит из электродвигателя 5, фрикционной муфты 6, червячного редуктора 7, тормоза 8, открытой зубчатой передачи, состоящей из зубчатых колес 9 и 10. Зубчатые колеса 10 посажены на барабан И преобразующего механизма, на который свободно надета мощная втулочно-роликовая цепь, изготовленная из жаропрочной стали. Свисающий конец цепи 12 надевается на ковочный патрон или непосредственно на поковку. При необходимости повернуть поковку или слиток, вставленный в ковочный патрон, крановщик включает электродвигатель 5. Вращение от электродвигателя через редуктор 7 и открытую зубчатую передачу передается барабану И. Вместе с вращением барабана 11 начинают перемещаться цепь 12 и поворачиваться хвостовик ковочного патрона, в который вставлен слиток или поковка.

Для предохранения электродвигателя от сотрясений его устанавливают на резиновые амортизаторы. Питание электродвигателя осуществляется по гибкому кабелю, который при опускании кантователя автоматически сматывается с барабана, установленного на тележке ковочного крана, а при подъеме кантователя вновь наматывается на барабан.

2.3 Состав и принцип работы механизированных ковочных комплексов В состав комплекса входят: гидравлический пресс; один или два рельсовых неповоротных манипулятора; тележки с поворотным столом (для разворота и перехвата поковки в процессе ковки); инструментальный манипулятор; передвижной стол для бойков. Схема комплекса показана на рис. 2.6.

Рисунок 2.6 — Схема расположения оборудования ковочного комплекса: 1 -ковочный пресс силой 63 МН; 2 — ковочный манипулятор гп 1000 кН; 3 — ковочный манипулятор гп 400 кН; 4 — стол поворотный гп 1000 кН; 5 — стол поворотный гп 1000 кН; 6 — инструментальный манипулятор гп 20 кН; 7 — стол передвижной для бойков; 8 — пульт управления ковочный заготовка окалина механизированный Ковочные комплексы с программным управлением предназначены для изготовления осесимметричных поковок с вытянутой осью в режиме автоматического и программного управления и поковок всех типов в режиме ручного и полуавтоматического управления. В развитых странах созданы комплексы, которые в состоянии в автоматическом режиму ковать и более сложные поковки, чем вытянутый вал.

Количество управляемых координат составляет пять для комплексов с одним манипулятором и девять — для комплексов с двумя манипуляторами. Точность установки деформирующего инструмента под нагрузкой составляет ±1,0 — ±2,0 мм в зависимости номинальной силы комплекса. Гидропресс имеет нижнее расположение гидроцилиндров, поперечный инструментальный и продольный выдвижной столы.

Проектирование и разработку автоматических линий и комплексов осуществляют, исходя из необходимости обеспечения заданного объема выпуска продукции. Одной из основных и обязательных предпосылок для их внедрения является повышение производительности труда на данном производственном участке. Существенно повысить производительность труда позволяет включение в состав автоматических линий и комплексов промышленных роботов (ПР).

Параметры и размеры АКК регламентирует действующий ГОСТ 25 354–82. В состав АКК могут входить один или два манипулятора. Номинальные усилия прессов АКК — 500, 800, 1250, 2000 и 3150 тонн. Количество одновременно управляемых координат — 5 для АКК с 1 манипулятором и 9 -для АКК с 2 манипуляторами. Дискретность задания перемещения по осям — 1 мм, в полярных координатах — 1 градус. Грузоподъемность манипуляторов — от 2,5 до 40 тонн.

Рельсовые манипуляторы имеют регулируемые скорости перемещения и вращения заготовки, обеспечиваемые тиристорным электроприводом постоянного тока, жесткую связь перемещения тележки с рельсовым путем посредством цевочного зацепления, гидравлический механизм быстрой остановки осевого перемещения заготовки.

Для АКК усилием до 3150 тонн оптимально иметь по одному: посадочной машине, манипулятору ковочному и для подачи инструмента, вспомогательный кран и поворотный стол. Для более мощных АКК в будущем надо 2 ковочных манипулятора, 1−2 ковочных крана, 1−2 электрических кантователя.

Для АКК усилием 500 — 3150 тонн нужны транспортные краны гп 10−50/3−10 тонн, ковочные краны: для АКК2000 — гп 50/10 тонн, для АКК 3150 — гп 75/30 тонн, манипуляторы гп 2−50 тонн, посадочные машины гп 3−7,5 тонн, манипуляторы для подачи инструмента гп 0,25- 1,0 тонн, кантователи гп 3−60 тонн, поворотные столы гп 2−30 тонн.

Всю гамму АКК согласно ГОСТ 25 354–82 освоил Днепропетровский завод «Днепропресс». НКМЗ спроектировал и изготавливает более мощные АКК, в состав которых входят прессы усилием 1000, 3000, 5000 и 10 000 тонн с манипуляторами грузоподъемностью от 5 до 170 тонн. АКК в состоянии обрабатывать слитки развесом от 1,6 до 170 тонн. При этом на АКК куют поковки, например, кольца диаметром до 4, 8 м, диски — до 3 м, валки — до 2,2 м, валы длиной до 22 м.

В настоящее время наиболее совершенный АКК пущен в Перми на «Мотовилихинских заводах» на базе гидропресса усилием 3000 тонн (производитель — Даниэли, Италия). АКК стоимость 520 млн. рублей кует поковки массой до 15 т. Работу АКК контролирует один человек (в других АКК — два: оператор манипулятора и оператор пресса). Бригада сокращена с 6−8 человек до 4.

НКМЗ изготовил для собственных нужд АКК-5000 стоимостью 250 млн. грн. Комплекс оснащен гидропрессом силой 5000 тонн, манипулятором гп 70 тонн, инструментальным манипулятором на 6 позиций. В состав АКК входят 3 нагревательных и 2 термических печи, ковочный кран гп 120/40 т.

В «Азовэлектростали» есть АКК-2500 тонн с манипулятором гп 20 тонн. В СМПО им. Фрунзе работает АКК-2000.

В Волгограде завод «Красный Октябрь» запустил АКК-13 000 «Дэви-маки» с манипулятором гп 200 тонн и ковочным краном гп 400/100 тонн. АКК оснащен нагревательными печами гп 160 т размерами рабочего пространства 9×6 м и позволяет обрабатывать слитки развесом 24−400 тонн. Правда, усилие 13 тыс. тонн АКК развивает только на операциях осадки, а так — 8000 тонн.

«Энергомашспецсталь» (Краматорск) эксплуатирует АКК на базе гидропресса силой 15 000 тонн (рис. 2.7). Новый ковочный манипулятор имеет гп 170 тонн, что позволяет вместе с другим манипулятором, двумя мостовыми кранами гп 600 т с кантователями обрабатывать слитки массой до 415 тонн и изготавливать поковки массой до 300 тонн.

Ковочный комплекс является наиболее крупным в Украине и одним из крупнейших в мире. Внешний вид комплекса (гидропресс и манипулятор гп 170 тонн) представлены на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 — АКК 15 000 тонн на заводе «Энергомашспецсталь» (Краматорск)

1. Материаловедение и технология конструкционных материалов; Академия — Москва, 2009. — 448 c.

2. Производство композитных материалов в машиностроении; КноРус — Москва, 2008. — 639 c.

3. Технология судостроения; Профессия — Москва, 2003. — 344 c.

4. Гноевой А. В., Климов Д. М., Чесноков В. М. Основы теории течений бингамовских сред; ФИЗМАТЛИТ — Москва, 2004. — 272 c.

5. Зайцев С. А., Толстов А. Н., Грибанов Д. Д., Куранов А. Д. Метрология, стандартизация и сертификация в машиностроении; Академия — Москва, 2009. — 288 c.

6. Звягольский Ю. С., Солоненко В. Г., Схиртладзе А. Г. Технология производства режущего инструмента; Высшая школа — Москва, 2010. — 336 c.

7. Кирсанов Ю. А. Циклические тепловые процессы и теория теплопроводности в регенеративных воздухоподогревателях; ФИЗМАТЛИТ — Москва, 2007. — 240 c.

8. Кондаков А. И. САПР технологических процессов; Академия — Москва, 2010. — 272 c.

9. Кузнецов В. А., Черепахин А. А. Технологические процессы в машиностроении; Академия — Москва, 2009. — 192 c.

10. Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов; Политехника — Москва, 2007. — 584 c.

11. Леонов И. В., Леонов Д. И. Теория механизмов и машин; Высшее образование, Юрайт — Москва, 2009. — 240 c.

12. Максимов И. Г. Механизмы и оборудование для производства сантехнических и вентиляционных работ; ИнФолио — Москва, 2010. — 208 c.

13. Мамаев А. Н., Балабина Т. А. Теория механизмов и машин; Экзамен — Москва, 2008. — 256 c.