Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования : формообразующее оборудование. Механические и гидравлические прессы

№ 1104

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра машин и агрегатов металлургических машин

Т.А. Дудко
Н.А. Чиченев
И.А. Шур

Расчет и проектирование
механизмов и систем
технологического
оборудования

Формообразующее оборудование.
Механические и гидравлические прессы

Курс лекций

Рекомендовано редакционноиздательским
советом университета

Москва   Издательский Дом МИСиС
2008

УДК 621.76.0025 
 
Д81 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. С.П. Галкин 

Дудко Т.А., Чиченев Н.А., Шур И.А. 
Д81  
Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования: Формообразующее оборудование. Механические и гидравлические прессы: Курс лекций. – М.: Изд. 
Дом МИСиС, 2008. – 47 с. 

Рассмотрены конструкция и методика расчета оборудования для формования заготовок из порошковых материалов. Приведены примеры расчета 
технологических параметров прессов. Представлены варианты домашних заданий по проектированию оснастки прессов для порошковой металлургии. 
Предназначен для студентов специальностей 150404 «Металлургические 
машины и оборудование» и 150108 «Композиционные и порошковые материалы, покрытия», изучающих курс «Расчет и проектирование механизмов и 
систем технологического оборудования». 

© Государственный технологический  
университет «Московский институт 
стали и сплавов» (МИСиС), 2008 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение....................................................................................................4 
1. Общие сведения о формовании порошков.........................................5 
2. Классификация формообразующего оборудования..........................8 
3. Кривошипные прессы ........................................................................11 
3.1. Принцип действия и кинематика кривошипных прессов........11 
3.2. Определение усилий и прочностной расчет 
кривошипно-шатунного механизма пресса......................................16 
3.3. Энергетический расчет кривошипных прессов ........................20 
4. Гидравлические прессы .....................................................................24 
4.1. Принцип действия и особенности конструкции 
гидропрессов для формообразования порошков.............................24 
4.2. Гидросистемы прессов и их расчет............................................28 
4.3. Расчет основных элементов гидравлических прессов 
на прочность........................................................................................35 
4.4. Расчет технологических параметров прессов...........................40 
5. Варианты домашних заданий............................................................43 
Задание 1..............................................................................................43 
Задание 2..............................................................................................45 
Библиографический список...................................................................46 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Порошковая металлургия открывает широкие возможности для 
изготовления конструкционных деталей и изделий сложной конфигурации с высоким уровнем механических и эксплуатационных характеристик. Особенно большой прогресс в развитии порошковой 
металлургии достигнут за последние 20–30 лет в связи с разработкой 
новых методов получения порошков и гранул сложных составов, а 
также новых способов спекания и формования. 
Оборудование, применяемое при производстве изделий методами 
порошковой металлургии, может быть разделено по своему функциональному назначению на следующие группы: 
– оборудование для производства металлических порошков и гранул; 
– оборудование для формования и спекания заготовок; 
– оборудование для различных видов обработки компактированных заготовок. 
Операция формования относится к одной из важнейших в технологическом цикле, так как она в основном определяет возможность 
получения изделий требуемой формы и с необходимыми физикомеханическими свойствами.  
Оборудование для формования порошковых материалов принято 
разделять на две составные группы: 
– формообразующее оборудование (установки, машины, устройства), предназначенное для объемного формообразования под давлением заготовок из массы насыпанного порошка;  
– формообразующий инструмент (пресс-формы, штампы, валки и 
др.), с помощью которого обеспечивается придание заготовкам из 
порошка требуемых размеров и формы. 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФОРМОВАНИИ 
ПОРОШКОВ 

В процессе формования порошков происходит деформация частиц 
порошка, а также их перемещение и заполнение ими пор. В объеме порошка, свободно засыпанного в пресс-форму, имеются значительные 
пустоты (поры), которые получаются в результате хаотического расположения частиц и занимают до 60…70 % общего объема. Величина пор 
зависит от формы частиц порошка и состояния их поверхности. 
Процесс уплотнения порошка под действием давления можно разделить на три стадии. На первой стадии частицы порошка, перемещаясь без 
деформации, заполняют пустоты, чем обеспечивается плотная упаковка 
частиц. Вторая стадия характеризуется повышением давления прессования, пока оно не станет равным значению сопротивления деформации 
порошка, при этом плотность порошка меняется незначительно, в основном за счет деформации выступов частиц. Когда же давление прессования будет достаточным для развития пластической деформации во всем 
объеме частиц, наступает третья стадия. В этот период уплотнение происходит за счет пластического истечения металла в поры. 
В реальных условиях строгого разделения процесса формования 
на стадии нет: они накладываются друг на друга и протекают почти 
одновременно. Отдельные частицы могут деформироваться при низких давлениях, а некоторые даже при высоких давлениях только перемещаются не деформируясь. Суммарное давление, включающее давление на всех этапах прессования, называется давлением прессования. 
Процесс формования оказывает решающее значение на качество 
конечной продукции. С увеличением плотности спрессованной заготовки возрастает степень консолидации порошка после спекания. 
На прессуемость порошка оказывают большое влияние его физические свойства, к которым относятся форма и размеры частиц, гранулометрический состав, удельная поверхность, плотность, микротвердость. Частицы неправильной формы сцепляются лучше, чем 
гладкие и сферические, в то же время они имеют меньшую насыпную массу и худшую текучесть.  
Большое влияние на процесс формования и конструирование формообразующего оборудования и инструмента оказывают технологические свойства порошка: насыпная масса, текучесть, прессуемость и др. 
Насыпная масса представляет собой массу единицы объема свободно насыпанного порошка и определяет размер рабочих частей 
пресс-форм и питателей.