Кузнечно-прессовое оборудование

1. Общие сведения о кузнечно-прессовом производстве

Заготовительный завод может состоять из однородных видов производств обработки металла давлением, например кузнечное, прессовое, рессорное производство и т.д. Такой завод называют кузнечно-прессовым.

Заготовительные заводы неоднородных производств создаются как кузнечно-литейные, кузнечно-сварочные, кузнечно-механические, комплексные (три и более видов производств).

Кузнечный завод (центрокуз) является самостоятельным централизованным предприятием по производству поковок для поставки их на другие (обрабатывающие) заводы непосредственно или через посреднические организации. Его мощность больше или, в отдельных случаях, равна потребности самых крупных машиностроительных заводов.

С точки зрения технологической специализации кузнечные заводы могут быть классифицированы следующим образом:

• заводы по производству штампованных поковок малого и крупного развеса, широкого диапазона развесов (универсальные по развесу);
• заводы по производству кованых поковок из слитков, проката, слитков и проката;
• заводы по производству штампованных и кованых поковок.

Кузнечный завод может иметь высокий уровень специализации даже в том случае, если он является в целом универсальным предприятием, но кузнечные цеха, входящие в его состав, узкоспециализированы по оборудованию, технологическим процессам, развесам и номенклатуре выпускаемой продукции.

Например, крупный центрокуз может иметь в своем составе следующие цеха: штамповочных молотов для изготовления крупных поковок; горячештамповочных кривошипных прессов для изготовления поковок средних развесов; ковочных машин и мелких прессов; поточных автоматических линий. Такой кузнечный завод является универсальным с точки зрения широкой номенклатуры и развесов штампованных поковок, однако каждый его цех специализирован на определенный вид технологического процесса, определенный развес поковок или изготовление поковок узкого диапазона типоразмеров (цех автоматических линий).

По номенклатуре выпускаемой продукции кузнечные заводы могут быть отраслевыми и межотраслевыми. Отраслевые кузнечные заводы производят продукцию для нужд одной отрасли (например, автомобильной или авиационной) или одного крупного промышленного комплекса одной отрасли (например, крупный комплекс заводов по производству большегрузных автомобилей).

Межотраслевые кузнечные заводы производят продукцию для нужд нескольких отраслей промышленности либо по территориальному признаку, либо по признаку однородности номенклатуры поковок (например, центрокуз тяжелых поковок или завод штамповых кубиков для нескольких отраслей). Заводы, создаваемые по территориальному признаку, производят продукцию для нужд одного экономического района или нескольких близлежащих экономических районов. Межотраслевой центрокуз может быть предназначен для снабжения поковками заводов одного крупного промышленного узла или промышленно развитого города (нескольких городов).

Самостоятельные кузнечные заводы имеют более высокий уровень специализации, чем комплексные заготовительные. Чем больше разных видов заготовительных производств сконцентрировано на одном централизованном заводе, тем ниже уровень его технологической специализации.

Обработкой давлением получают заготовки с помощью ковки, штамповки и специальных процессов.

Перед ковкой и штамповкой исходный металл (слитки, прутки и др.) готовят к обработке: производят зачистку металла, разрезают на части, выбирают температурный режим и тип нагревательного устройства.

Таблица 1. Допуски на длину заготовок (размеры, мм)

Зачистка металла от поверхностных дефектов предупреждает появление брака в деталях. Применяют различные способы зачистки: огневую с нагревом и без нагрева, пневматическим молотком, на фрезерном станке, абразив

ными кругами. Зачистка абразивными кругами в 2…3 раза дороже зачистки пневматическим молотком, а стоимость огневой зачистки без предварительного нагрева на 30…40 % ниже стоимости зачистки пневматическим молотком и примерно одинакова со стоимостью зачистки пневматическим молотком с предварительным нагревом.

Разрезка металла на части выполняется на пилах и ножницах, газопламенным, электроискровым и анодно-механическим методами. В табл. 1 приведены допуски на длину заготовок при разрезке.

Ковкой получают поковки простой формы массой до 250 т с большими напусками. Применяя специальный инструмент, уменьшают напуски. Припуски и допуски на поковки, изготовляемые на молотах, от 5 _-2⁺¹ до 34±10 мм,  а на поковки, изготовляемые на прессах, от 10 ±3 до 80 ±30 мм; для необрабатываемых участков предельные отклонения снижают на 25…50 %. С применением подкладных штампов (закрытых и открытых) получают поковки массой до 150 кг (главным образом мелкие до 5 кг) с относительной сложной формой без напусков: припуски — от 3 мм и выше, допуски _-1^+1,5 мм.

Мощность кузнечного завода (определенного типа), обеспечивающая достижение наивысших производственных показателей, практическое улучшение которых не может быть достигнуто дальнейшим увеличением мощности, является оптимальной, величина которой зависит прежде всего от серийности производства и средней массы поковок (табл. 2).

Таблица 2. Мощности кузнечных заводов по производству штампованных поковок

Серьезным фактором, ограничивающим мощность центрокузов, является радиус производственных связей, т. е. расстояние до заводов-потребителей. Практические и расчетные данные показывают, что оптимальным расстоянием является радиус перевозок поковок до 1000 км. Перевозки на большие расстояния приводят к уменьшению эффективности деятельности кузнечного завода.

Кузнечные цеха, входящие в состав центрокуза, должны иметь мощность выше оптимальной (табл. 3 и 4).

Таблица 3. Производственные подразделения кузнечного производства

Таблица 4. Рекомендуемые мощности кузнечно-прессовых цехов

* — при работе в три смены.

** — максимальная масса слитка, кг.

2. Оборудование кузнечных цехов свободной ковки

Сведения о кузнечно-штамповочном оборудовании общего назначения приведены в табл. 5. Выбор конкретного оборудования зависит от сложности поковок планируемых к производству.

Таблица 5. Ковочно-штамповочное оборудование общего назначения

Сложность поковок определяют по схеме классификации (рис. 1). Наиболее простыми являются поковки постоянного сечения, получаемые протяжкой с одновременной кантовкой на 90^о или без кантовки (группа I). К этой группе относят все гладкие валы и кованые заготовки прямоугольного сечения. Поковки, получаемые осадкой или протяжкой переменного сечения, относят к II группе: плоские диски, ступенчатые валы с одним-двумя уступами.

Более сложными являются поковки с прошитым отверстием (кольца, шестерни), в виде всесторонне прокованных кубиков (штамповые и другие кубики, прямоугольные пластины), а также поковки рычагов с головками и изогнутые простого постоянного сечения. Эти поковки относятся к III группе.

Поковки, изготовляемые прошивкой с последующей вытяжкой на оправке, многоступенчатые валы, пластины с выступами, гнутые скобы входят в IV группу.

Получаемые прошивкой с последующей раскаткой кольца, валики или стержни с фланцами большого диаметра и малой высоты, рычаги и тяги с двумя головками или бобышками отнесены к V группе.

Поковки, сочетающие в различных комбинациях элементы поковок первых пяти групп, требующие для своего изготовления специального инструмента для формовки и специальных приспособлений, включены в состав VI—IX групп. Это, как правило, сложные рычаги переменного сечения с различными по форме бобышками, коленчатые валы, ступенчатые кольца, скобы переменного сечения, грузовые крюки и т. п.

Прессовые поковки разделены на пять групп. По конфигурациям и сложности изготовления прессовые поковки I и II групп соответствуют молотовым поковкам I и II групп; прессовые поковки III группы — молотовым поковкам III—IV групп; прессовые поковки IV группы — молотовым поковкам V—VI групп; прессовые поковки V группы — молотовым поковкам VII, VIII групп и частично IХ группы.

Для изготовления из прокатанных заготовок поковок малой массы применяют ковочные пневматические молоты (табл. 6), а из поковок средней массы — ковочные паровоздушные молоты двойного действия (табл. 7). Для изготовления средних и крупных поковок из прокатанных заготовок и слитков применяют ковочные гидравлические прессы.

Рис. 1. Группы сложности кованых поковок

По типу станины различают одностоечные и четырехколонные прессы. В отдельных случаях могут применяться специальные двухколонные прессы. Одностоечные прессы (табл. 8) изготовляют усилием 1961…11768 кН и применяют преимущественно для изготовления поковок методом протяжки.

Гидравлические ковочные прессы четырехколонные (табл. 9) применяют для изготовления крупных поковок из слитков. Прессы подобного типа изготовляют усилием 7845…147100 кН.

Таблица 6. Молоты ковочные пневматические

Таблица 7. Молоты ковочные двойного действия*

* Для всех молотов расстояние от зеркала нижнего бойка до уровня пола 750 мм; давление воздуха перед впуском 0,5…0,7 МПа.

Таблица 8. Гидравлические ковочные одностоечные прессы

* Данные ориентировочные.

Таблица 9. Гидравлические ковочные четырехколонные прессы

3. Кузнечно-прессовое оборудование зарубежных фирм

На российском рынке повышенным спросом пользуется кузнечно-прессовое оборудование зарубежных фирм, технические характеристики которого приведены в табл. 10—18.

Технические характеристики прессов японской фирмы «Коматцу» приведены в табл. 11, а в табл. 12 — их основные размерные параметры. При массовом и крупносерийном производстве поковок целесообразно использовать многопозиционные автоматы при условии, если загрузка их будет не менее 50 %.

За рубежом многопозиционные автоматы в вертикальном исполнении выпускают двух видов: для работы с заготовками мерной длины и для работы с прутками (см. табл. 13). Автоматы, работающие с заготовками мерной длины, имеют пять рабочих позиций и предназначены для поковок различной конфигурации. Для изготовления поковок клапанов автомобильных и тракторных двигателей следует предусматривать двухпозиционные автоматические прессы усилием 0,98 МН, изготовляемые заводом тяжелых механических прессов.

Многопозиционные автоматы, работающие с прутками, имеют три рабочие позиции и предназначены для кольцевых поковок.

В случаях, когда на обрезном прессе надо одновременно с обрезкой поковки выполнять другие операции (вырубка выдры или правка поковки), следует предусматривать двухкривошипные обрезные прессы (см. табл. 18). При этом усилие пресса следует выбирать с учетом дополнительных операций.

Таблица 10. Техническая характеристика гидровинтовых прессов HSPR фирмы «Газенклевер» (ФРГ)

Таблица 11. Техническая характеристика горячештамповочных кривошипных прессов фирмы «Коматцу»

Таблица 12. Основные размерные параметры кривошипных прессов японской фирмы «Коматцу»

Размеры, мм	При усилии пресса, МН
	9,8	12,3	15,7	19,6	24,5	29,4	39,2	49,0
а	1500	1550	1700	1950	2060	2250	2650	3050
б	2100	2250	2500	2650	2800	3200	300	3650
в	940	1010	1170	1280	1380	1490	1650	1850
г	250		280	315	355		400
д	650	700	780	900		1000	1100	1200
е	~1100	~1200	~1300	~1600	~1750	~1900	~2100	~2200
ж—з	735	805	895	980	1060	1200	1365	1515
и—к	1000	1100	1200	1320	1430	1650	1900	2100
л	1150	1280	1100	1300	1450	1600		1750
м	1650	1800	2100	2200	2300	2700	3050	3350
н	4900	5200	6000	6700	7450	8400	9450	10 050
о	1100	1150	1350	1500	1740	2000	2200	2450
п	1200	1300	1500	1850	2140	2500	2650	2750

Таблица 13. Техническая характеристика вертикальных многопозиционных автоматов для горячей объемной штамповки фирмы «Эймуко»

Таблица 14. Горизонтально-ковочные машины

с горизонтальным расположением ручьев штампа типа «Мальтифордж»

Таблица 15. Горизонтальные однопозиционные автоматы фирмы «Эймуко»

Таблица 16. Техническая характеристика многопозиционных автоматов фирмы «Хатебур»

Таблица 17. Техническая характеристика горизонтальных четырехпозиционных автоматов фирмы «Пельтцер» (ФРГ)

Таблица 18. Двухкривошипные обрезные прессы фирмы

«Эймуко»