一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法技术

本发明专利技术涉及精锻机控制系统技术领域，提供了一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法。该方法包括：针对每个锻打道次输入精锻机锻造工艺参数；计算出两侧操作机的夹头反向实际补偿位移和控制周期，并以控制周期控制两侧操作机的夹头相对于中间锻件以反向实际补偿位移移动；启动精锻机系统，基于所述夹头反向实际补偿位移和控制周期，将两侧操作机的夹头反向实际补偿位移转化为电信号，并输入至夹头位移比例阀，驱动夹头电液位置伺服系统工作；直至锻件锻后直径满足要求，则结束当前锻造道次。本发明专利技术避免了不断挤压下锻件会在内部进行能量释放对锻件材料进行破坏、易弯曲形变，影响加工工艺的问题。工工艺的问题。工工艺的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法


[0001]本专利技术涉及精锻机控制系统
，尤其涉及一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法。

技术介绍

[0002]精锻机，国外又称径向锻机，是由对称布于锻造箱的四锤头对中心的红热锻件进行往复锤打的大型工业精密锻造设备，整机包含了电气、机械以及液压的综合技术，是世界上最先进的锻造设备之一。世界上精锻机以奥地利GFM公司生产的精锻机最为典型。GFM精锻机按功能模块划分可为主机、旋转夹持夹头组件、液压组件、电控组件及辅助系统。由于GFM精锻机拥有较高的锻造精度和控制精度，在加工特种材料时有着无与伦比的优势，已成为军工单位和重点行业的关键设备。国内精锻机在国防军工、航空航天、机械制造以及民用高端锻造工艺领域如冶金等用途广泛。如在国防军工行业加工各类火炮炮管、枪械的来复线和弹膛，以及飞机、高铁、船舶、汽车等高强度车轴等领域作用突出。在其他领域，如精锻机还可以用做高强度、低塑性难熔金属开坯。
[0003]主机锻造箱位于机器中央，两侧是操作机，操作机是精锻机最为重要的控制设备。精锻机在正常工作时，操作机夹头带动锻件一边旋转一边沿导轨进给，同时中央锻造箱内四锤头以某一锻打频率对锻件进行脉冲式锻打。从锻件的锻压截面来看四个方向受力均衡，锻件在加工的过程中，每一次锻打期间后，被锤头锻打的部分都会发生形变，横向截面积减少，纵向长度伸长，从而产生伸长量。由于每批次锻件起始加工长度的多样性以及锻件材料的特殊性，对于不同直径的锻件，在不同道次锻造时要设定不同的变形量，确保锻造后锻件的材料组织性能的一致性和稳定性。
[0004]但是，目前关于伸长量补偿控制的整体解决方案，大多处于研究摸索阶段，研究成果较少，相关资料不足。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法，以解决现有技术中无法处理棒料在加工的过程不断伸长产生的形变量、在不断挤压下锻件会在内部进行能量释放对锻件材料进行破坏、容易发生弯曲形变，影响加工工艺的问题。
[0006]本专利技术提供了一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法，针对锻件的完整锻造过程，分为多个锻打道次，对于每个锻打道次均包括：S1针对每个锻打道次输入精锻机锻造工艺参数；
[0007]S2基于所述精锻机锻造工艺参数，计算出两侧操作机的夹头反向实际补偿位移和控制周期，并以所述控制周期控制两侧操作机的夹头相对于中间锻件以反向实际补偿位移移动；
[0008]S3启动精锻机系统，基于所述夹头反向实际补偿位移和控制周期，将所述两侧操作机的夹头反向实际补偿位移转化为电信号，并将所述电信号输入至夹头位移比例阀，驱
动夹头电液位置伺服系统工作，进行锻造；
[0009]S4两侧操作机互相配合在导轨上进给，直至所述锻件锻后直径满足要求，则结束当前锻造道次。
[0010]进一步地，所述S1中精锻机锻造工艺参数包括锻打频率和夹头旋转所需停止时间间隔。
[0011]进一步地，所述S2中两侧操作机的夹头反向实际补偿位移通过以下计算方法获得：
[0012]基于锻件锻打前体积与锻打后体积相等的原理，计算出所述锻件的新长度；
[0013]基于所述锻件的新长度与所述锻件的原长度之差，计算出锻件的伸长量；
[0014]基于所述锻件的伸长量，计算出两侧操作机的夹头相对于中间锻件的理论反向移动距离；
[0015]基于所述理论反向移动距离，计算出所述两侧操作机的夹头反向实际补偿位移。
[0016]进一步地，所述反向实际补偿位移的计算式如下：
[0017]S'＝γS
[0018]其中，S'为反向实际补偿位移，S为理论计算得出的两侧操作机夹头需控制的反向移动距离，γ为裕度因子；
[0019][0020]其中，Δ为锻件经一周锻打后相比于锻件在锻打前因形变产生的伸长量，b为锻件理论均匀锻造一周被锻打的次数；
[0021]Δ＝L2‑
L1[0022]其中，L1为锻打前锻件与锤头接触部分里需要被锻的长度，L2为一周锻打后锻件被锻部分达到的长度；
[0023]πR2L1＝πr2L2[0024]其中，R为锻打前锻件的横截面半径，r为锻打后锻件的横截面半径。
[0025]进一步地，所述裕度因子的取值范围如下：
[0026]γ∈(100％，150％)
[0027]其中，γ为裕度因子。
[0028]进一步地，所述锻打前锻件与锤头接触部分里需要被锻的长度，与操作机进给速度以及锻打次数有关，
[0029][0030][0031]else
[0032][0033]其中，n＝1,2，
…
b，v
feed
为操作机进给速度，f为锻打频率，n为锻打次数(其中n＝
1,2，
…
)，L锤头锻造接触面最大可覆盖长度，b为锻件理论均匀锻造一周被锻打的次数。
[0034]进一步地，所述S2中控制周期的获得，包括：
[0035]基于精锻机锤头的锻打频率和锤头做偏心运动时接触锻件的角度，计算出夹头旋转所需停止时间间隔；
[0036]基于所述夹头旋转所需停止时间间隔，计算出所述锤头往复锻打一次不接触锻件的时间；
[0037]基于所述锤头往复锻打一次不接触锻件的时间，计算出所述锻件被击打一次旋转的角度；
[0038]基于所述锻件被击打一次旋转的角度，计算出理论均匀锻造一周的周期；
[0039]基于所述理论均匀锻造一周的周期，计算出所述控制周期。
[0040]进一步地，所述控制周期的计算式如下：
[0041]夹头旋转所需停止时间间隔T
Δ
为：
[0042][0043]其中，Φ为锤头做偏心运动时接触锻件的角度60
°
，f为锤头的锻打频率为1.67HZ；
[0044]锤头锻打所述锻件一次不接触锻件的时间T
*
为：
[0045]T
*
＝1/f
‑
T
Δ
[0046]锻件被击打一次旋转的角度α为：
[0047]α＝V
×
360
°×
T
*
[0048]其中，V为夹头旋转速度，V
×
360
°
/f<16.12
°
，取；V＝0.067r/s
[0049]理论均匀锻造一周的周期T为：
[0050]T＝(1/f)
×
(90
°
/α)
[0051]控制周期T
’
为：
[0052][0053]其中，b为锻件理论均匀旋转一周被锻打的次数，b＝90
°
/α,若b为非整数，则向上取整。
[0054]本专利技术与现有技术相比存在的有益效果是：
[0055]1.本专利技术提供的方案能够妥善处理锻件在加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精锻机伸长量随动协作定量控制方法，针对锻件的完整锻造过程，分为多个锻打道次，其特征在于，对于每个锻打道次均包括：S1针对每个锻打道次输入精锻机锻造工艺参数；S2基于所述精锻机锻造工艺参数，计算出两侧操作机的夹头反向实际补偿位移和控制周期，并以所述控制周期控制两侧操作机的夹头相对于中间锻件以反向实际补偿位移移动；S3启动精锻机系统，基于所述夹头反向实际补偿位移和控制周期，将所述两侧操作机的夹头反向实际补偿位移转化为电信号，并将所述电信号输入至夹头位移比例阀，驱动夹头电液位置伺服系统工作，进行锻造；S4两侧操作机互相配合在导轨上进给，直至所述锻件锻后直径满足要求，则结束当前锻造道次。2.根据权利要求1所述的随动协作定量控制方法，其特征在于，所述S1中精锻机锻造工艺参数包括锻打频率和夹头旋转所需停止时间间隔。3.根据权利要求1所述的随动协作定量控制方法，其特征在于，所述S2中两侧操作机的夹头反向实际补偿位移通过以下计算方法获得：基于锻件锻打前体积与锻打后体积相等的原理，计算出所述锻件的新长度；基于所述锻件的新长度与所述锻件的原长度之差，计算出锻件的伸长量；基于所述锻件的伸长量，计算出两侧操作机的夹头相对于中间锻件的理论反向移动距离；基于所述理论反向移动距离，计算出所述两侧操作机的夹头反向实际补偿位移。4.根据权利要求3所述的随动协作定量控制方法，其特征在于，所述反向实际补偿位移的计算式如下：S'＝γS其中，S'为反向实际补偿位移，S为理论计算得出的两侧操作机夹头需控制的反向移动距离，γ为裕度因子；其中，Δ为锻件经一周锻打后相比于锻件在锻打前因形变产生的伸长量，b为锻件理论均匀锻造一周被锻打的次数；Δ＝L2‑
L1其中，L1为锻打前锻件与锤头接触部分里需要被锻的长度，L2为一周锻打后锻件被锻部分达到的长度；πR2L1＝πr2L2其中，R为锻打前锻件的横截面半径，r为锻打后锻件的横截面半径。5.根据权利要求4所述的随动协作定量控制方法，其特征在于，所述裕度因子的取值范围如下：γ∈(100％，150％)其中，γ为裕度因子。6.根据权利要求4所述的随动协作定量控制方法，其特征在于，所述锻打前锻件与锤头

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏举，王文杰，兰小龙，崔剑，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：