Na minha experiência trabalhando com prensas hidráulicas, a transformação técnica do sistema hidráulico do Y32-200T prensa hidráulica tem sido um empreendimento fascinante e gratificante. Essa transformação é crucial para aumentar a eficiência, o desempenho e a redução dos custos de manutenção. Ao implementar tecnologias modernas e melhorias inovadoras no design, testemunhei avanços significativos nas capacidades operacionais da prensa. Neste artigo, compartilharei insights sobre a transformação técnica do sistema hidráulico da prensa hidráulica Y32-200T, discutindo as principais atualizações e seu impacto no desempenho geral em diversas aplicações.

Y32-200T quatro colunas prensa hidráulica A máquina pode ser usada no processamento de peças metálicas, como puncionamento, estampagem profunda e flangeamento. No processo de uso real, descobrimos que seu escopo de aplicação é limitado e é impossível realizar estampagem profunda e estampagem e termoformagem de forjamento multidirecional. Para aproveitar ao máximo o equipamento original, decidiu-se transformá-lo como um todo e expandir sua gama de aplicações com base na substituição do mínimo de peças possível. Essa transformação baseia-se principalmente na prensa hidráulica de quatro colunas Y32-200T para adicionar um suporte de blank e um dispositivo de conformação lateral para se adaptar ao forjamento de matriz multidirecional. O conteúdo da transformação do sistema hidráulico é o seguinte: determinar os parâmetros técnicos do suporte de blank e da conformação lateral; o cálculo do tamanho do cilindro hidráulico do dispositivo lateral e do cilindro hidráulico de conformação lateral, o projeto esquemático do sistema hidráulico.

Determinação de parâmetros técnicos

A estrutura da prensa hidráulica de quatro colunas Y32-200T é mostrada na Figura 1. Seus principais parâmetros técnicos: força nominal 2000kN; força de ejeção 240kN; curso do cursor 800mm; curso de ejeção 200mm; área efetiva da mesa (1000×900) mm; velocidade do curso vazio do cursor 90mm/s; velocidade do curso de trabalho do cursor 7～14mm/s; a velocidade de retorno do cursor é 60mm/s; a distância máxima entre o cursor e a mesa é 1000mm, e a pressão do fluido de trabalho é 25MPa.

Figura 1——Diagrama esquemático da prensa hidráulica de forjamento multidirecional

De acordo com os requisitos de transformação, dois dispositivos hidráulicos de fixação da peça bruta são adicionados à fundação original. O dispositivo de fixação da peça bruta é instalado sob a viga superior. Os principais parâmetros técnicos são os seguintes: força de fixação da peça bruta de 500 kN; curso máximo de trabalho do suporte da peça bruta de 200 mm; velocidade de curso de trabalho do suporte da peça bruta de 7 a 14 mm/s; velocidade de retorno do cursor de 40 mm/s; a distância máxima entre o suporte da peça bruta e a mesa é de 850 mm.

Levando em consideração a área efetiva da mesa de trabalho da prensa hidráulica original e a faixa de força de conformação do forjamento multidirecional para teste, os parâmetros técnicos do dispositivo de conformação lateral unilateral são os seguintes: força nominal 1000 kN; curso de trabalho do cursor 300 mm; velocidade do curso de trabalho do cursor 7 a 14 mm/s; a altura central do cilindro de conformação lateral é de 550 mm.

Projeto estrutural do cilindro hidráulico de suporte de chapas e do cilindro hidráulico de conformação lateral

(1) Visão geral do projeto da estrutura do cilindro hidráulico

O projeto da estrutura do cilindro hidráulico inclui o tipo, o tamanho e o método de suporte do cilindro hidráulico. Isso ocorre porque o cilindro hidráulico é o atuador da prensa hidráulica, a potência de saída suporta a carga e também é um componente facilmente sujeito a falhas na prensa hidráulica. A escolha da estrutura, das especificações e dos métodos de suporte adequados para o cilindro hidráulico pode não apenas garantir a ação precisa do cilindro hidráulico, mas também prolongar sua vida útil. Ao projetar a estrutura do cilindro hidráulico, a escolha de sua forma estrutural geralmente depende do modo de suporte do cilindro hidráulico na prensa hidráulica, e as especificações e os modelos do cilindro hidráulico são calculados e determinados de acordo com a pressão total de trabalho da prensa hidráulica.

(2) Projeto estrutural do suporte em branco

Devido às limitações da estrutura principal da prensa hidráulica Y32-200T, o cilindro hidráulico do suporte da chapa não pode ser instalado de forma fixa na viga superior. Por isso, optamos por instalar uma chapa de aço com 150 mm de espessura na viga móvel e processar furos passantes na chapa de aço. A superfície cilíndrica da parede externa do cilindro hidráulico é instalada em conjunto com o furo passante na chapa de aço. Por se tratar de uma prensa hidráulica de pequeno porte, o cilindro do pistão é utilizado como suporte da chapa.

1) Cálculo do diâmetro interno do suporte da chapa. Conforme demonstrado pela fórmula ①, o diâmetro interno do cilindro hidráulico é determinado pela pressão nominal do suporte da chapa e pela pressão do fluido hidráulico do sistema hidráulico. A pressão nominal F é 500 kN, a pressão hidráulica P = 20 MPa e o D1 calculado é 180 mm.

D1 = √4F / πP ①

2) Cálculo do diâmetro do pistão do suporte da chapa. A relação entre o diâmetro do pistão do suporte da chapa e seu diâmetro interno é mostrada na fórmula 2, onde o quase está relacionado à pressão de trabalho P. Quando a pressão de trabalho P é maior ou igual a 20 MPa, o quase = 2,3, portanto, o diâmetro do pistão d = 0,75D1, d é arredondado para 135 mm.

d = D√Φ-1 / φ ②

3) Cálculo do diâmetro externo do suporte da chapa. Sabe-se que o diâmetro interno do cilindro hidráulico D1 = 55 mm. Como o material do cilindro hidráulico utiliza o 35º cilindro, a tensão admissível do material é σ = 200 MPa, e o diâmetro externo do cilindro hidráulico calculado pela fórmula 3 é 210 mm.

D2 = D1√σ / σ-√3P ③

4) Verifique a força de retorno do suporte da chapa. O cilindro hidráulico precisa superar sua própria gravidade, atrito e outros fatores ao retornar. A força de retorno geral é de 10% a 20% da pressão nominal. A força de retorno do suporte da chapa, calculada pela fórmula ④, é de 247 kN, o que atende aos requisitos de projeto.

F1 = π (D1²-d²) P / 4 ④

(5) Determinação de outras dimensões do suporte da chapa. Espessura da parede: δ = (D2-D1) / 2 = 15 mm, espessura do fundo do cilindro: t1 = (1,5 ～ 2) δ, considere t1 = 30 mm, espessura do flange: t2 = (1,5 ～ 2) δ, considere t2 = 30 mm.

(3) Projeto estrutural do cilindro de conformação lateral

O cilindro de conformação lateral adota a configuração simétrica do cilindro do pistão e utiliza a barra de direção para suportar a conexão. O corpo do cilindro é fixado na base de apoio lateral, que é conectada à base da prensa hidráulica. A pressão nominal do cilindro de conformação lateral é de 1000 kN e a pressão hidráulica é de 25 MPa. Os parâmetros técnicos relevantes do cilindro de conformação lateral podem ser obtidos a partir da fórmula de cálculo dos parâmetros do cilindro hidráulico acima. Os parâmetros técnicos do cilindro hidráulico do suporte de chapas e do cilindro de conformação lateral são mostrados na Tabela 1.

Projeto do sistema hidráulico

O projeto do sistema hidráulico inclui duas partes: uma é o projeto do sistema hidráulico na direção vertical, composto pelo cilindro de retenção da peça bruta, o cilindro principal e o cilindro de ejeção, e a outra é o projeto do sistema hidráulico do cilindro hidráulico de formação lateral.

(1) Projeto do circuito hidráulico da máquina de prensa hidráulica de dupla ação

Devido à consideração de manter o sistema hidráulico da máquina de prensa hidráulica Y32-200T original, dois circuitos hidráulicos de cilindros de suporte de chapas são adicionados ao sistema original para formar o circuito hidráulico da máquina de prensa hidráulica de dupla ação.

O processo de trabalho da prensa hidráulica na direção vertical é o seguinte: o curso vazio do cilindro mestre é rapidamente descendente. Quando o suporte da chapa desliza próximo à chapa, o cilindro mestre desce lentamente. O suporte da chapa fornece força variável, e a chapa é finalizada. Em seguida, o sistema libera a pressão e o cilindro principal aciona a viga móvel para trás, que sobe até uma certa distância após o retorno do suporte da chapa, e então ejeta o cilindro para ejetar o produto, completando um ciclo de trabalho.

A Figura 2 mostra que o sistema hidráulico utiliza um sistema de controle proporcional eletro-hidráulico e um controle de programação PLC. De acordo com o sinal de deslocamento definido pelo sistema, ele envia comandos correspondentes para controlar as ações sequenciais de cada atuador na direção vertical. A bomba hidráulica é uma bomba de êmbolo variável única, que também satisfaz as condições de trabalho do cilindro de ejeção rápida de baixa pressão e a baixa velocidade de alta pressão do cilindro principal e do cilindro de suporte de blank, economizando energia do sistema. Para reduzir a vibração e o impacto do sistema durante a comutação, uma válvula de alívio de transbordamento 22 é adicionada para alívio de transbordamento e pressão. A reversão e a parada do dispositivo de retenção de blank são controladas pelas duas funções centrais da válvula 11 e da válvula 12, que são válvulas reversíveis de quatro vias de três posições do tipo O. Ao encher.

(2) Projeto do sistema hidráulico do cilindro hidráulico de conformação lateral

O dispositivo de conformação lateral é usado principalmente para a conformação de forjamento a quente multidirecional. Como no processo de forjamento a quente multidirecional, a temperatura da peça bruta tem grande influência na força durante a conformação e na linha de fluxo do produto metálico após a conformação, ao conformar o produto forjado a quente, o sistema hidráulico lateral precisa ser capaz de trabalhar rapidamente para completar a extrusão da peça bruta e deve ter a função de manter a pressão. Ao mesmo tempo, devido aos diferentes formatos dos lados esquerdo e direito das peças forjadas a quente, a força necessária e o tempo de conformação também são diferentes, portanto, o sistema hidráulico precisa ser capaz de acionar os cilindros esquerdo e direito independentemente, e a pressão é oposta, velocidade ajustável.

O processo de trabalho da prensa hidráulica na direção horizontal é o seguinte: os cilindros hidráulicos esquerdo e direito são rapidamente avançados - peças extrudadas - mantendo a pressão - liberando a pressão - os cilindros hidráulicos em ambos os lados são retraídos simultaneamente.

A Figura 3 apresenta o diagrama do sistema hidráulico do dispositivo de conformação lateral. Pode-se observar na figura que os cilindros hidráulicos esquerdo e direito são acionados independentemente por suas bombas variáveis, e sua velocidade pode ser ajustada pelo fluxo da bomba variável; a pressão máxima do sistema hidráulico dos cilindros esquerdo e direito é limitada; durante o curso de retorno, para reduzir o impacto durante a comutação, as válvulas de alívio 8 e 17 são instaladas no curso de retorno, respectivamente. Os cilindros esquerdo e direito podem trabalhar independentemente e liberar pressão, ou podem ser conectados por meio da comutação das válvulas direcionais 21 e 22 para sincronizar o trabalho e o alívio de pressão.

A partir do projeto do sistema hidráulico, pode-se observar que no processo de forjamento em matriz multidirecional da prensa hidráulica, os três processos de conformação a seguir podem ser selecionados de acordo com os requisitos do processo: primeiro, a direção vertical é formada, depois a direção horizontal e, finalmente, o molde é aberto para cima e para baixo, para a esquerda e para a direita. Ejeção; segundo, a direção horizontal é formada primeiro, depois a direção vertical é formada e, em seguida, o molde é ejetado; terceiro, a direção horizontal e a direção vertical são formadas juntas e o molde é ejetado.

Resumo

(1) De acordo com os principais parâmetros técnicos da prensa hidráulica Y32-200 T, os parâmetros técnicos do suporte da peça bruta e do dispositivo de conformação lateral são determinados com base no uso máximo do equipamento original.

(2) Com base nisso, selecione o tipo de cilindro hidráulico correspondente e calcule suas principais especificações e parâmetros do modelo.

(3) De acordo com os requisitos das condições de trabalho, o diagrama do sistema hidráulico da direção de moldagem vertical e o diagrama do sistema hidráulico da direção de moldagem lateral são projetados, e três planos de processo para forjamento de matriz multidirecional são propostos.

Após a transformação geral da prensa hidráulica, ela é aplicada à conformação a quente de forjamento multidirecional da biela, o que pode atender aos requisitos tecnológicos de conformação do produto, e a faixa de aplicação da prensa hidráulica foi bastante melhorada.