ПРЕСС ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ВЫКРУТНОЙ Российский патент 2000 года по МПК B21K1/08 B21D11/16 

Изобретение относится к области кузнечно-штамповочного производства, в частности к оборудованию для производства коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания методом горячего объемного деформирования.

Выкрутной пресс предназначен для разворота шатунных шеек коленчатого вала относительно друг друга на угол 60^o, 90^o или 72^o после его штамповки на молоте или кривошипном прессе с расположением осей шатунных и коренных шеек в одной плоскости (в плоскости разъема штампа) и последующей обрезки облоя. Выкрутной пресс содержит прижимной ползун, совершающий возвратно-поступательное движение в направляющих станины.

Известен термопластавтомат, в котором для перемещения ползуна (плиты) применен рычажный механизм замыкания, состоящий из двух рычагов, шарнирно соединенных друг с другом, с ползуном, станиной и штоком гидравлического цилиндра двустороннего действия, причем на протяжении полного хода ползуна осевая линия гидроцилиндра пересекает отрезок прямой, соединяющей шарниры рычагов в станине и ползуне. При таком взаимном расположении рычагов и гидроцилиндра последний обеспечивает полный прямой и возвратный ход ползуна. В крайнем рабочем положении, при замыкании форм угол между кинематическими осями рычагов составляет 180^o, чем достигается необходимое усилие замыкания форм (см. В.Г.Воронин, Гидравлические прессы с безаккумуляторным маслонасосным приводом, М., Машиностроение, 1974, стр. 121-122). Рассматриваемый механизм привода ползуна принят за аналог. Применительно к выкрутному прессу аналог имеет следующие недостатки:
- значительные длины рычагов, значительный ход штока гидроцилиндра и значительные расходы рабочей жидкости при прямом и возвратном ходе ползуна вследствие указанного выше взаимного расположения рычагов и оси гидроцилиндра;
- в связи с расположением кинематических осей рычагов на одной прямой при крайнем рабочем положении ползуна не исключаются перегрузки пресса по усилию, возможные при выкрутке коленчатого вала.

Известен гидравлический выкрутной пресс (см. А.А.Игнатов и др. "Кривошипные горячештамповочные прессы", М. "Маш", 1989, стр. 242), принятый за прототип, - содержащий станину, ползун, выкрутные балки и рычаги, выкрутной блок и балки верхних и нижних выталкивателей, смонтированные соответственно в ползуне и нижней части станины. Перемещение ползуна, выкрутных балок и рычагов, а также балок выталкивателей осуществляется гидроцилиндрами. Центральный гидроцилиндр, расположенный по оси ползуна в верхней части станины, создает усилие замыкания выкрутного блока, необходимое при выкрутке коленчатого вала. Перемещение ползуна вниз осуществляется под действием собственной силы тяжести, перемещение вверх - центральным гидроцилиндром двустороннего действия или двумя гидроцилиндрами одностороннего действия, расположенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра. Бак рабочей жидкости установлен на верхней плоскости станины и соединен наполнительным клапаном с поршневой полостью центрального гидроцилиндра, что позволяет осуществлять быстрое перемещение ползуна вниз. По данной схеме выкрутные прессы изготовлены фирмами Клиринг (США), Оймуко (Германия) и ЗИЛом (Россия) и эксплуатируются в кузнечных цехах ЗИЛа, КАМАЗа, ГАЗа и за рубежом.

Недостатки прототипа заключаются в следующем. Для предотвращения раскрытия выкрутного блока при эксцентричной нагрузке, возникшей при выкрутке коленчатого вала, необходимо увеличение усилия замыкания, создаваемого центральным гидроцилиндром по оси ползуна. Кроме того, расположение бака рабочей жидкости и гидропривода на станине (выше уровня пола на 4...5 м) затрудняет обслуживание пресса. При эксцентричной нагрузке выталкивания не исключается перекос балок верхних и нижних выталкивателей, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, расположенными по краям балок и соединенными трубопроводом и гидрораспределителем с одним насосом. Для предотвращения эксцентричной нагрузки при выталкивании требуется доводка инструментальных вставок.

В предлагаемом выкрутном прессе указанные недостатки устранены благодаря тому, что пресс, содержащий станину, ползун, установленный в направляющих станины, выкрутные балки и выкрутные рычаги, выкрутной блок, состоящий из поворотных секторов и опорных призм, балок верхних и нижних выталкивателей, размещенных соответственно в ползуне и нижней части станины, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, центральный гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого соединен с ползуном, гидроцилиндры привода выкрутных балок и выкрутных рычагов, помимо центрального гидроцилиндра двустороннего действия снабжен двумя рычажными механизмами замыкания, размещенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра и содержащими каждый два рычага, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия, один из рычагов соединен шарнирно со станиной, а другой - шарнирно с ползуном и штоком замыкающего гидроцилиндра, причем в исходном положении ползуна осевая линия замыкающего гидроцилиндра не пересекает отрезок прямой, соединяющий шарниры рычагов в ползуне и станине, а на протяжении полного хода ползуна угол между кинематическими осями рычагов меньше 180^o, а также благодаря тому, что балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса, состоящим из двух рычагов, соединенных шарнирно с упомянутой балкой, и торсионного вала, шарнирно соединенного со станиной и жестко с упомянутыми рычагами, причем шарнирное соединение рычагов содержит цилиндрический палец, ось которого параллельна оси торсионного вала, и цилиндрическую вставку, ось которой перпендикулярна оси упомянутого вала, и, кроме того, пресс снабжен упорами, жестко закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей на протяжении всего хода выталкивания.

Цель предполагаемого изобретения: повышение надежности и работоспособности выкрутного пресса.

Заявляемое техническое решение пресса гидравлического выкрутного поясняется фигурами:
Фиг. 1 - общий вид пресса в исходном положении.

Фиг. 2 - место А на фиг. 1 при крайнем нижнем положении ползуна.

Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3.

Пресс содержит станину 1, в направляющих которой установлен ползун 2 с возможностью вертикального перемещения посредством центрального гидроцилиндра 3 двустороннего действия, шток и корпус которого шарнирно соединены соответственно с ползуном и станиной. По обе стороны от центрального гидроцилиндра размещены два рычажных механизма замыкания, каждый из которых состоит из рычагов 4 и 5, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающего гидроцилиндра 6. Рычаг 4 соединен шарнирно со станиной 1, рычаг 5 - шарнирно с ползуном 2 и штоком гидроцилиндра 6, корпус которого шарнирно соединен со станиной 1.

В исходном крайнем верхнем положении ползуна осевая линия Г гидроцилиндра 6 не пересекает отрезок прямой ДЕ, соединяющий шарниры рычагов 4 и 5 в станине 1 и ползуне 2. На протяжении полного хода ползуна 2 угол α между кинематическими осями рычагов 4 и 5 меньше 180^o (см. фиг. 2). На ползуне 2 и станине 1 жестко закреплены верхняя и нижняя части выкрутного блока, каждая из которых состоит из корпуса 7, опорных призм 8 и поворотных секторов 9, опирающихся на ролики 10, смонтированные в корпусе 7. На призмах 8 и секторах 9 закреплены инструментальные вставки 11, контактирующие с изделием - коленчатым валом 12, подвергаемым выкрутке. В расточке станины 1 установлены валы 13, на которых смонтированы с возможностью поворота ступицы 14 и 15 выкрутных балок 16 и 17 П-образной формы и жестко закреплены ступицы 18 и 19 выкрутных рычагов (на фиг. не показаны). Выкрутные балки 16 и 17 прикреплены к поворотным секторам 9 нижней части выкрутного блока (на фиг. схематично показан выкрутной блок для шестиколенного вала, выкрутка которого осуществляется без применения выкрутных рычагов). Перемещение выкрутных балок и выкрутных рычагов производится гидроцилиндрами (на фиг. не показаны). В ползуне 2 установлена с возможностью вертикального перемещения балка 20 верхних левого и правого выталкивателей 21, размещенных между инструментальными вставками 11. Балка 20 соединена со штоками двух гидроцилиндров 22 двустороннего действия, корпуса которых жестко прикреплены к ползуну 2. Выталкиватели 21 скреплены с балкой 20. В крайнем нижнем положении ползуна 2 перемещение балки 20 вниз ограничено упорами 23, жестко установленными на станине 1. В нижней части станины установлена с возможностью вертикального перемещения балка 24 нижних левого и правого выталкивателей 25, размещенных между инструментальными вставками 11. Указанная балка соединена со штоками двух гидроцилиндров 26 двустороннего действия, с выталкивателями 25 и механизмом предотвращения перекоса, состоящего из двух рычагов 27 и торсионного вала 28. Рычаги 27 шарнирно соединены с балкой 24 и жестко с торсионным валом 28. Торсионный вал 28 установлен параллельно плоскости перемещения балки 24 с возможностью поворота в опорах 29 станины 1. Соединение балки 24 с рычагами 27 осуществлено цилиндрическими пальцами 30, оси которых параллельны оси вала 28, и цилиндрическими вставками 31, оси которых перпендикулярны оси вала 28. Рядом с прессом на полу или ниже его уровня размещен гидропривод с насосами, распределительной и контролирующей аппаратурой (на фиг. не показан).

Пресс работает следующим образом. В исходном положении (см. фиг. 1) ползун 2 находится в крайнем верхнем положении, удерживаемый давлением рабочей жидкости в штоковой полости гидроцилиндра 3. Балка 20 занимает крайнее верхнее положение, балка 24 - крайнее нижнее положение, выкрутные балки 16 и 17 и выкрутные рычаги установлены в положении горизонтального расположения линии разъема верхней и нижней частей выкрутного блока. После загрузки манипулятором (на. фиг. не показан) коленчатого вала 12 в инструментальные вставки 11 нижней части выкрутного блока и отвода манипулятора в исходное положение ползун 2 под действием собственной силы тяжести перемещается вниз до соприкосновения верхней и нижней частей выкрутного блока. При этом угол α между кинематическими осями рычагов 4 и 5 меньше 180^o, например 165^o. При движении ползуна 2 вниз штоки гидроцилиндров совершают возвратно-поступательное движение: примерно на 1/2 хода ползуна от верхнего положения перемещаются внутрь цилиндра и на остальной части хода - наружу, причем все штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 3 и 6 соединены общей магистралью с насосами и баком. Указанная магистраль соединена со штоковой полостью гидроцилиндра через управляемый дроссель, а с баком - через предохранительный клапан (все элементы гидропривода на фиг. не показаны). Для заполнения рабочей жидкостью всех штоковых и поршневых полостей гидроцилиндров 3 и 6 в каждый момент времени перемещения ползуна 2 вниз должно выполняться условие:
Q ≥ f₃V₃ ± 2f₆V₆,
где Q - производительность насосов; f₃, V₃, f₆ и V₆ - площадь диаметров штоков цилиндров 3 и 6 и скорость их перемещения соответственно (знаки "+" или "-" принимаются соответственно при движении штоков наружу и внутрь гидроцилиндров 6).

При возвратно-поступательном движении штоков гидроцилиндров 6, обусловленном предложенным взаимным расположением рычагов 4 и 5 и гидроцилиндра 6, приемлемая для выкрутного пресса продолжительность перемещения ползуна 2 вниз (2,5...3 с) достигается без установки бака рабочей жидкости на верхней плоскости станины, клапанов наполнения и гидроаккумуляторов. Примерно на 1/2 хода ползуна 2 от верхнего положения перемещение ползуна осуществляется с большой скоростью (0,4...0,5 м/с) и на остальной части хода - с малой скоростью (0,1...0,15 м/с).

При нижнем положении ползуна 2 между балкой 20 и упорами 23 имеется небольшой зазор (2... 5 мм). После достижения ползуном 2 крайнего нижнего положения рабочая жидкость нагнетается в поршневые полости гидроцилиндров 3 и 6, чем обеспечивается необходимое при выкрутке коленчатого вала усилие замыкания верхней и нижней частей выкрутного блока. В случае возникновения при выкрутке коленчатого вала вертикальной перегрузки выкрутного блока ползун 2 перемещается вверх, преодолевая сопротивление гидроцилиндров 3 и 6 и момент трения в шарнирах рычагов 4 и 5, что возможно при α < 180^o.

После выкрутки коленчатого вала 12 в поршневые полости гидроцилиндров 22 нагнетается рабочая жидкость. Балка 20 удерживается от перемещения вниз упорами 23. Под действием усилия гидроцилиндров 22 ползун вместе с верхними инструментальными вставками 11 перемещается вверх, коленчатый вал 12 удерживается от перемещения вверх верхними выталкивателями 21. При разных усилиях на левом и правом выталкивателях 21 перекос балки 20 предотвращается вследствие ее силового контакта с упорами 23.

Дальнейшее перемещение ползуна 2 вверх осуществляется нагнетанием рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 3. На всем протяжении хода ползуна вверх штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 6 и поршневая полость гидроцилиндра 3 соединены со сливной магистралью.

После прихода ползуна в крайнее верхнее положение (или несколько ранее) рабочая жидкость нагнетается в поршневые полости гидроцилиндров 26, балка 24 вместе с нижними выталкивателями 25 и коленчатым валом 12 перемещается вверх, после чего поворотные секторы 9 возвращаются в исходное положение, манипулятор (на фиг. не показан) выносит коленчатый вал 12 за пределы пресса.

При разных усилиях на левом и правом выталкивателях 25 перекос балки 24 предотвращается сопротивлением скручиванию торсионного вала 28. Незначительный перекос балки 24 вследствие упругих деформаций вала 28, рычагов 27, пальцев 30 и вставок 31, а также зазоров в шарнирах не вызывает дополнительных нагрузок в элементах механизма предотвращения перекоса благодаря повороту цилиндрических вставок 31 относительно балки 24.

Предлагаемые конструктивные решения (рычажный механизм замыкания, механизм предотвращения перекоса балки нижних выталкивателей и упоры для балки верхних выталкивателей) могут быть применены в гидравлических прессах другого назначения, например в прессах двойного действия для листовой и объемной штамповки удлиненных в плане изделий.

Изобретение относится к области прессостроения, в частности к оборудованию для производства коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания методом объемного деформирования. Техническим результатом изобретения является совершенствование гидравлического выкрутного пресса в результате устранения перекоса ползуна и балок выталкивателей при эксцентричных нагрузках, а также размещения для удобства обслуживания бака рабочей жидкости и гидропривода на уровне пола. Пресс гидравлический выкрутной содержит станину, ползун, центральный гидравлический цилиндр двустороннего действия, балки верхних и нижних выталкивателей, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, и устройство для выкрутки коленчатого вала, содержащее выкрутной блок, выкрутные балки и рычаги. Пресс имеет два механизма замыкания, размещенные по обе стороны от центрального гидроцилиндра, которые содержат каждый по два рычага, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия. Балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса. Последний состоит из двух рычагов и торсионного вала. Кроме того, пресс снабжен упорами, закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пресс гидравлический выкрутной, содержащий станину, ползун, установленный в направляющих станины, выкрутные балки и выкрутные рычаги, выкрутной блок, состоящий из поворотных секторов и опорных призм, балок верхних и нижних выталкивателей, размещенных соответственно в ползуне и нижней части станины, каждая из которых приводится в движение двумя гидроцилиндрами, центральный гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого соединен с ползуном, гидроцилиндры привода выкрутных балок и выкрутных рычагов, отличающийся тем, что пресс снабжен двумя рычажными механизмами замыкания, размещенными по обе стороны от центрального гидроцилиндра и содержащими каждый по два рычага, шарнирно соединенных друг с другом, и замыкающий гидроцилиндр двустороннего действия, один из рычагов соединен шарнирно со станиной, а другой соединен шарнирно с ползуном и штоком замыкающего гидроцилиндра, причем в исходном верхнем положении ползуна осевая линия замыкающего гидроцилиндра не пересекает отрезок прямой, соединяющий шарниры рычагов в ползуне и станине, а на протяжении полного хода ползуна угол между кинематическими осями рычагов меньше 180^o. 2. Пресс гидравлический выкрутной по п.1, отличающийся тем, что балка нижних выталкивателей оснащена механизмом предотвращения перекоса, состоящего из двух рычагов, соединенных шарнирно с упомянутой балкой, торсионного вала, шарнирно соединенного со станиной и жестко с упомянутыми рычагами, причем шарнирное соединение рычагов содержит цилиндрический палец, ось которого параллельна оси торсионного вала, и цилиндрическую вставку, ось которой перпендикулярна оси упомянутого вала. 3. Пресс гидравлический выкрутной по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упорами, жестко закрепленными на станине с возможностью контактирования с концами балки верхних выталкивателей на протяжении всего хода выталкивания.