ОАО «Тяжмехпресс» на пути создания инновационных технологий и оборудования обработки металлов давлением

Тезисы доклада на конференции: «Современные тенденции в технологиях и конструкциях металлообрабатывающих машин и механизмов»

(в рамках выставки «Металлообработка 2010»)

Основными требованиями изготовителей кузнечно-прессовой продукции являются: повышение производительности, облегчение условий труда, снижение производственных затрат при сохранении качества. Эти требования определяют современные тенденции в разработке технологических процессов и конструктивных особенностях создаваемого оборудования.

Эффективность работы горячештамповочных комплексов и линий зависима не только от качества работы оборудования, но и в значительной степени от совершенства используемых потребителем технологических процессов горячей штамповки. Оптимизация этих процессов, все в большей степени реализуется при помощи моделирования на базе современных компьютерных технологий.

Разработка технологии объемной штамповки, как впрочем и любого другого процесса обработки металла давлением (ОМД), без применения современных методов — это поиск вслепую. Развитие специализированного программного обеспечения позволило использовать для разработки технологии ОМД компьютерное моделирование (КМ). КМ дает возможность провести детальный анализ течения металла в штампах любой формы и выявить возможные дефекты, связанные с незаполнением гравюры штампа, образованием складок и прострелов. На первом этапе исследуется влияние течения металла на форму и размеры заготовки и промежуточных переходов. Затем осуществляется оптимизация с целью сокращения расхода металла, снижения силы штамповки, обеспечения необходимого качества и свойств поковки. После этого рассчитываются напряжения и деформации в штампах и путем изменения их конструкции, осуществляется повышение стойкости технологического инструмента. Примерами таких расчетов можно назвать шести коленный коленчатый вал длиной 1162 мм и массой 136 кг, выполненный с помощью программы Deform 3D, предназначенный для 3^х позиционной штамповки на КГШП силой 140 МН (14000 тс) с последующей выкруткой четырех колен после обрезки заусенца и правкой на калибровочном прессе, и балку передней оси массой 141 кг и длиной 1857 мм, для штамповки на том же прессе с предварительным набором материала на ковочных вальцах.

По мере роста спроса на коленчатые валы и другие крупногабаритные детали дизельных двигателей для больших грузовых автомобилей и дорожно-строительных машин наблюдается тенденция к укрупнению кривошипных горячештамповочных прессов. В рамках данной тенденции в соответствии со спросом потребителей (Китай) на стапелях ОАО «Тяжмехпресс» готовится к испытаниям кривошипный горячештамповочный пресс номинальной силой 140 МН (14000 тс). Пресс выполнен по традиционной для ОАО «Тяжмехпресс» схеме с эксцентриковым валом параллельным фронту, двухшатунной подвеской ползуна, оснащен гидрогайками для затяжки станины и механизмом регулировки штамповой высоты в ползуне. Пресс имеет частоту непрерывных ходов 36 в минуту, мощность главного электродвигателя 630 кВт, и предназначен для выполнения технологической работы 2600 кДж.

К настоящему времени кузницы мира располагают 20-ю КГШП номинальной силой 110, 120, 125 и 160 МН и 29 КГШП номинальной силой 80 МН. Следует отметить, что создание столь крупных КГШП осуществлялось в основном в странах с высокоразвитым тяжелым машиностроением (США, Японии, Германии, России) на предприятиях, располагающих достаточно мощным научно-производственным потенциалом.

Тяжелые КГШП служат для производства крупных поковок массой примерно 50…200 кг и длиной до 2200 мм, типовыми представителями которых в области автомобилестроения могут служить коленчатые валы двигателей, балки передней оси грузовых автомобилей и трубопроводные фланцы.

Поскольку манипулирование столь тяжелыми поковками вручную крайне затруднительно, прессы подобных сил являются основным штамповочным агрегатом механизированных или автоматизированных комплексов и линий, оснащенных роботами. Такие линии, содержащие кроме горячештамповочного пресса, ковочные вальцы, обрезной и калибровочный прессы, промышленные роботы, средства межпрессового транспорта, систему технологической смазки штампов, устройство выкатывания штампа, его раскрытия и разворота верхней половины и другое оборудование, изготавливаются и поставляются ТМП комплектно.

Современный уровень горячештамповочного производства характерен стремлением к высокой гибкости изготовления поковок, которая должна обеспечивать быстрое реагирование на меняющиеся требования рынка, связанные с увеличивающейся серийностью их производства, с одной стороны, и с поэтапной поставкой поковок малыми партиями, обусловленной основными потребителями поковок, с другой.

Поскольку методы горячей штамповки базируются на крайне негибком принципе, в соответствии с которым посредством специально изготовленного инструмента (весьма трудоемкого) может производиться только определенная поковка, под гибкостью в области горячей штамповки следует понимать сведение к минимуму затрат труда и времени на переналадку всего оборудования технологической цепи при переходе от изготовления одной поковки к производству другой без негативного влияния на их качество. Гибкость горячештамповочного производства обеспечивается концепциями комплектных установок, в которых заложено использование наиболее подходящих вариантов известных методов горячей штамповки.

Обеспечение высокого качества поковок требует строгой воспроизводимости технологических процессов, которая при горячей штамповке подразумевает стабильность температурного режима поковки и инструмента. Здесь важнейшую роль играют многоуровневые системы программного управления всеми элементами горячештамповочной установки. Потребитель, применительно к конкретным производственным условиям, получает от ТМП надежные системы управления и необходимое для них программное обеспечение, разрабатываемое специалистами ТМП.

В рамках тематики современных тенденций в технологиях и конструкциях металлообрабатывающих машин ОАО «Тяжмехпресс» разработало автоматизированные комплексы для распрессовки и запрессовки колесных пар железнодорожного подвижного состава.

По сравнению с находящимися в эксплуатации прессами для распрессовки и запрессовки, комплексы на базе горизонтальных гидравлических прессов моделей К04. АКП6738 силой 630 тс для демонтажа и К04. АКП6735 силой 315 тс для монтажа колесных пар вагонов оснащены манипуляторами для загрузки и выгрузки, установкой предварительной запрессовки и стеллажами, подающими колеса и оси.

Средства механизации, приборы управления, измерения и регистрации позволяют определить начальное положение колесной пары, рассчитать и внести соответствующие настройки в программу, обеспечить заданные режимы, и выдать документ с требуемой диаграммой «Путь — давление».

Достоинствами комплексов К04. АКП6738 и К04. АКП6735 по сравнению с применяемыми в производстве являются:

— высокий уровень автоматизации и культуры производства;

— точная подача и центрация осей и колес;

— максимальная производительность при высоком качестве сборки;

— управление оборудованием и процессом прессования на основе современных измерительных средств;

— возможность создания полного паспорта на колесную пару включая диаграмму запрессовки «Путь — давление».

Данные комплексы работают в «ЦРП — ВКМ» г. Воронеж, ВКМ г. Лиски и ВКМ г. Магнитогорск (ЦРП — центр рудных перевозок, ВКМ — вагоно-колесные мастерские). В настоящее время изготовлены и готовятся к отгрузке еще три комплекса для Орского вагонного завода.

Активная деятельность по созданию инновационного оборудования всего коллектива ОАО «Тяжмехпресс», включая дирекцию, технические и производственные подразделения, позволяет предприятию успешно поставлять машиностроительную продукцию, отвечающую современным тенденциям развития металлообработки, на отечественный и зарубежный рынки.

Главный конструктор ОАО «Тяжмехпресс» Гехтман Д. А.