En mi experiencia trabajando con prensas hidráulicas, la transformación técnica del sistema hidráulico del Y32-200T prensa hidráulica Ha sido una experiencia fascinante y gratificante. Esta transformación es crucial para mejorar la eficiencia, aumentar el rendimiento y reducir los costos de mantenimiento. Gracias a la implementación de tecnologías modernas y mejoras de diseño innovadoras, he sido testigo de avances significativos en la capacidad operativa de la prensa. En este artículo, compartiré información sobre la transformación técnica del sistema hidráulico de la prensa hidráulica Y32-200T, analizando las mejoras clave y su impacto en el rendimiento general en diversas aplicaciones.

Y32-200T de cuatro columnas prensa hidráulica Esta máquina se puede utilizar para el procesamiento de piezas metálicas, como punzonado, embutición profunda y rebordeado. En el proceso de uso real, se observó que su ámbito de aplicación es limitado y que es imposible realizar embutición profunda, troquelado y termoformado con matriz multidireccional. Para aprovechar al máximo el equipo original, se decidió transformarlo por completo y ampliar su rango de aplicación, reemplazando la menor cantidad de piezas posible. Esta transformación se basa principalmente en la prensa hidráulica de cuatro columnas Y32-200T, a la que se le añade un portapiezas y un dispositivo de conformado lateral para adaptarlo al forjado con matriz multidireccional. El contenido de la transformación del sistema hidráulico es el siguiente: determinación de los parámetros técnicos del portapiezas y el conformado lateral; cálculo del tamaño del cilindro hidráulico del dispositivo lateral y del cilindro hidráulico de conformado lateral; y diseño esquemático del sistema hidráulico.

Determinación de parámetros técnicos

La estructura de la prensa hidráulica de cuatro columnas Y32-200T se muestra en la Figura 1. Sus principales parámetros técnicos son: fuerza nominal: 2000 kN; fuerza de expulsión: 240 kN; recorrido del deslizador: 800 mm; recorrido de expulsión: 200 mm; área efectiva de la mesa: 1000 × 900 mm; velocidad de recorrido en vacío del deslizador: 90 mm/s; velocidad de recorrido de trabajo del deslizador: 7 ～ 14 mm/s; velocidad de retorno del deslizador: 60 mm/s; distancia máxima entre el deslizador y la mesa: 1000 mm, y presión del fluido de trabajo: 25 MPa.

Figura 1——Diagrama esquemático de una prensa hidráulica de forja multidireccional

Según los requisitos de la transformación, se añadieron dos dispositivos hidráulicos de sujeción de piezas a la cimentación original. El dispositivo se instaló bajo la viga superior. Los principales parámetros técnicos son los siguientes: fuerza de sujeción de piezas de 500 kN; recorrido máximo de trabajo del portapiezas: 200 mm; velocidad de recorrido de trabajo del portapiezas: 7-14 mm/s; velocidad de retorno del deslizador: 40 mm/s; distancia máxima entre el portapiezas y la mesa: 850 mm.

Teniendo en cuenta el área efectiva de la mesa de trabajo de la prensa hidráulica original y el rango de fuerza de formación de la matriz multidireccional para la prueba, los parámetros técnicos del dispositivo de formación lateral unilateral son los siguientes: fuerza nominal 1000 kN; carrera de trabajo del deslizador 300 mm; velocidad de carrera de trabajo del deslizador 7 ～ 14 mm/s; la altura central del cilindro de formación lateral es de 550 mm.

Diseño estructural del cilindro hidráulico de sujeción de piezas brutas y del cilindro hidráulico de conformación lateral

(1) Descripción general del diseño de la estructura del cilindro hidráulico

El diseño de la estructura del cilindro hidráulico incluye el tipo, tamaño y método de soporte. Esto se debe a que el cilindro hidráulico actúa como actuador de la prensa hidráulica, soporta la carga y es un componente propenso a fallas. La elección de la estructura, las especificaciones y los métodos de soporte adecuados no solo garantiza un funcionamiento preciso, sino que también prolonga su vida útil. Al diseñar la estructura del cilindro hidráulico, la elección de su forma estructural generalmente depende del tipo de soporte que utilizará en la prensa, y las especificaciones y modelos se calculan y determinan en función de la presión total de trabajo de la prensa.

(2) Diseño de la estructura del soporte en blanco

Debido a las limitaciones de la estructura principal de la prensa hidráulica Y32-200T, el cilindro hidráulico del portapiezas no puede instalarse de forma fija en la viga superior. Por ello, se optó por instalar una placa de acero de 150 mm de espesor en la viga móvil y realizar orificios pasantes en ella. La superficie cilíndrica de la pared exterior del cilindro hidráulico se instala en conjunto con el orificio pasante de la placa de acero. Al ser una prensa hidráulica pequeña, se utiliza el cilindro de pistón como portapiezas.

1) Cálculo del diámetro interior del portapiezas. Como se desprende de la fórmula 1, el diámetro interior del cilindro hidráulico se determina mediante la presión nominal del portapiezas y la presión del fluido hidráulico del sistema hidráulico. La presión nominal F es de 500 kN, la presión hidráulica P = 20 MPa y el D1 calculado es de 180 mm.

D1 = √4F / πP ①

2) Cálculo del diámetro del pistón del portapiezas. La relación entre el diámetro del pistón del portapiezas y su diámetro interior se muestra en la fórmula 2, donde el valor cuasi corresponde a la presión de trabajo P. Cuando la presión de trabajo P es mayor o igual a 20 MPa, el valor cuasi = 2,3; por lo tanto, el diámetro del pistón d = 0,75 D1, redondeado a 135 mm.

d = D√Φ-1 / φ ②

3) Cálculo del diámetro exterior del portapiezas. Se sabe que el diámetro interior del cilindro hidráulico D1 = 55 mm. Dado que el material del cilindro hidráulico es el cilindro número 35, la tensión admisible del material es σ = 200 MPa, y el diámetro exterior del cilindro hidráulico, calculado mediante la fórmula 3, es de 210 mm.

D2 = D1√σ / σ-√3P ③

4) Verifique la fuerza de retorno del portapiezas. El cilindro hidráulico debe superar su propia gravedad, fricción y otros factores durante el retorno. La fuerza de retorno general es de 101TP³T a 201TP³T de la presión nominal. La fuerza de retorno del portapiezas, calculada mediante la fórmula ④, es de 247 kN, lo cual cumple con los requisitos de diseño.

F1 = π (D1²-d²) P / 4 ④

(5) Determinación de otras dimensiones del portapiezas. Espesor de pared: δ = (D2-D1) / 2 = 15 mm; espesor del fondo del cilindro: t1 = (1,5 ～ 2) δ; t1 = 30 mm; espesor de brida: t2 = (1,5 ～ 2) δ; t2 = 30 mm.

(3) Diseño estructural del cilindro formador lateral

El cilindro de conformación lateral adopta la configuración simétrica del cilindro de pistón y utiliza un tirante para soportar la conexión. El cuerpo del cilindro se fija a la base de soporte lateral, la cual está conectada a la base de la prensa hidráulica. La presión nominal del cilindro de conformación lateral es de 1000 kN y la presión hidráulica es de 25 MPa. Los parámetros técnicos relevantes del cilindro de conformación lateral se pueden obtener mediante la fórmula de cálculo de parámetros del cilindro hidráulico mencionada anteriormente. Los parámetros técnicos del cilindro hidráulico del portapiezas y del cilindro de conformación lateral se muestran en la Tabla 1.

Diseño de sistemas hidráulicos

El diseño del sistema hidráulico incluye dos partes, una es el diseño del sistema hidráulico en dirección vertical compuesto por el cilindro de retención de la pieza en bruto, el cilindro principal y el cilindro de expulsión, y el otro es el diseño del sistema hidráulico del cilindro hidráulico de formación lateral.

(1) Diseño del circuito hidráulico de la prensa hidráulica de doble efecto

Debido a la consideración de conservar el sistema hidráulico de la prensa hidráulica Y32-200T original, se agregan dos circuitos hidráulicos de cilindros portapiezas al sistema original para formar el circuito hidráulico de la prensa hidráulica de doble acción.

El proceso de trabajo de la prensa hidráulica en dirección vertical es el siguiente: el cilindro maestro baja rápidamente en vacío. Cuando el portapiezas se desliza cerca de la pieza, el cilindro maestro desciende lentamente. El portapiezas proporciona una fuerza variable y la pieza se completa. Después, el sistema libera la presión y el cilindro principal impulsa la viga móvil hacia atrás, que se eleva una cierta distancia después del retorno del portapiezas, y luego expulsa el cilindro para expulsar el producto, completando así el ciclo de trabajo.

Como se puede observar en la Figura 2, el sistema hidráulico utiliza un sistema de control proporcional electrohidráulico y un control de programación PLC. Según la señal de desplazamiento establecida por el sistema, este envía los comandos correspondientes para controlar las acciones secuenciales de cada actuador en dirección vertical. La bomba hidráulica es una bomba de émbolo variable simple, que también satisface las condiciones de trabajo del cilindro de expulsión rápida de baja presión y la velocidad lenta de alta presión del cilindro principal y el cilindro portapiezas, ahorrando energía del sistema. Para reducir la vibración y el impacto del sistema durante la conmutación, se incorpora una válvula de sobrepresión 22 para el desbordamiento y el alivio de presión. La inversión y la detención del dispositivo de sujeción de la pieza se controlan mediante las dos funciones centrales de las válvulas 11 y 12, que son válvulas de inversión de tipo O de tres posiciones y cuatro vías. Durante el llenado.

(2) Diseño del sistema hidráulico del cilindro hidráulico de conformación lateral

El dispositivo de conformado lateral se utiliza principalmente para el conformado de piezas forjadas en caliente multidireccionales. Dado que en este proceso la temperatura de la pieza en bruto influye considerablemente en la fuerza durante el conformado y en el flujo del producto metálico tras el conformado, durante el conformado, el sistema hidráulico lateral debe ser capaz de trabajar rápidamente para completar la extrusión de la pieza en bruto y mantener la presión. Asimismo, debido a las diferentes formas de los lados izquierdo y derecho de las piezas forjadas en caliente, la fuerza requerida y el tiempo de conformado también difieren. Por lo tanto, el sistema hidráulico debe accionar los cilindros izquierdo y derecho de forma independiente, con presiones opuestas y velocidad ajustable.

El proceso de trabajo de la prensa hidráulica en dirección horizontal es el siguiente: los cilindros hidráulicos izquierdo y derecho avanzan rápidamente, se extruyen las piezas, se mantiene la presión, se libera la presión y los cilindros hidráulicos de ambos lados se retraen simultáneamente.

La Figura 3 muestra el diagrama del sistema hidráulico del formador lateral. En ella se puede observar que los cilindros hidráulicos izquierdo y derecho son accionados independientemente por sus bombas variables, y su velocidad se puede ajustar mediante el caudal de estas. La presión máxima del sistema hidráulico de los cilindros se limita durante la carrera de retorno. Para reducir el impacto durante la conmutación, se instalan las válvulas de alivio 8 y 17, respectivamente. Los cilindros pueden funcionar independientemente y liberar presión, o bien, pueden conectarse mediante la conmutación de las válvulas direccionales 21 y 22 para sincronizar el trabajo y la liberación de presión.

A partir del diseño del sistema hidráulico, se puede ver que en el proceso de formación de forja en matriz multidireccional de la máquina de prensa hidráulica, se pueden seleccionar los siguientes tres procesos de formación de acuerdo con los requisitos del proceso: primero, se forma la dirección vertical, luego la dirección horizontal, y finalmente el molde se abre hacia arriba y hacia abajo, izquierda y derecha Expulsión; segundo, primero se forma la dirección horizontal, luego se forma la dirección vertical y luego se expulsa el molde; tercero, la dirección horizontal y la dirección vertical se forman juntas y se expulsa el molde.

Resumen

(1) De acuerdo con los principales parámetros técnicos de la prensa hidráulica Y32-200 T, los parámetros técnicos del soporte de pieza en bruto y del dispositivo de formación lateral se determinan sobre la base del uso máximo del equipo original.

(2) Sobre esta base, seleccione el tipo de cilindro hidráulico correspondiente y calcule sus principales especificaciones y parámetros del modelo.

(3) De acuerdo con los requisitos de las condiciones de trabajo, se diseñan el diagrama del sistema hidráulico de la dirección de moldeo vertical y el diagrama del sistema hidráulico de la dirección de moldeo lateral, y se proponen tres planes de proceso para el forjado en matriz multidireccional.

Después de la transformación general de la máquina de prensa hidráulica, se aplica al conformado en caliente de forja de matriz multidireccional real de la biela, que puede cumplir con los requisitos tecnológicos de conformado del producto, y el rango de aplicación de la máquina de prensa hidráulica se ha mejorado enormemente.