一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重型自由鍛造液壓機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及重型自由鍛造液壓機(jī)對(duì)鍛件尺寸精度的控制，特別是一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)行的自由鍛造液壓機(jī)由以下幾部分組成:上橫梁3、立柱6、下橫梁8，通過(guò)拉緊螺栓2拉緊組成一個(gè)封閉的受力框架，工作缸I安裝在上橫梁3內(nèi)，它帶動(dòng)活動(dòng)橫梁5上下運(yùn)動(dòng)；固定在上橫梁3側(cè)面的位移傳感器4通過(guò)與活動(dòng)橫梁5 —起運(yùn)動(dòng)的磁環(huán)可時(shí)時(shí)檢測(cè)活動(dòng)橫梁5的位置。壓機(jī)的凈空高H1是個(gè)固定值，活動(dòng)橫梁5的移動(dòng)距離H 2可通過(guò)位移傳感器4讀出，控制計(jì)算機(jī)PLC通過(guò)公式
[0003]H3= H1-H2
[0004]即可算出鍛件7的高度尺寸，這是現(xiàn)行的、通用控制方法。此種控制方法制造出的鍛件(7)尺寸精度最高能達(dá)到±3mm，鍛件的后續(xù)加工余量大、加工成本高、周期長(zhǎng)。為了降低生產(chǎn)制造成本同時(shí)提自由高鍛造液壓機(jī)的裝機(jī)水平，迫切需要一種新的壓機(jī)控制方法來(lái)提高鍛件的尺寸精度，鐓粗、拔長(zhǎng)工序的尺寸精度控制在±lmm內(nèi)是新的目標(biāo)和要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要研發(fā)一種可以將鍛件尺寸精度控制在±1_以?xún)?nèi)的基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法，包括以下步驟:
[0007]A、建立壓機(jī)整機(jī)變形量與壓力載荷之間的關(guān)系
[0008]設(shè)壓機(jī)下橫梁的彈性變形量為、立柱的伸長(zhǎng)量為f2、上橫梁的彈性變形是為f3，則壓機(jī)整機(jī)變形量為:
[0009]Xf = KP(I)
[0010]式中:Κ為壓機(jī)設(shè)計(jì)完成后的特點(diǎn)系數(shù)，該系數(shù)由圖紙尺寸決定；
[0011]P為液壓系統(tǒng)壓力；
[0012]B、計(jì)算鍛件的最終高度尺寸
[0013]鍛件的最終高度尺寸計(jì)算公式為
[0014]H3= H1-H2-Xf(2)
[0015]式中，H1為壓機(jī)的凈空高度，是個(gè)固定值；Η2為活動(dòng)橫梁的移動(dòng)距離，通過(guò)位移傳感器讀出。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]1、以往的壓機(jī)行程控制只是讀取安裝在上橫梁和活動(dòng)橫梁之間的傳感器讀數(shù)，沒(méi)有考慮壓機(jī)自身變形帶來(lái)的誤差值。本發(fā)明摒棄了原有的控制思路，利用程序語(yǔ)言將公式
(2)寫(xiě)入壓機(jī)的行程控制程序。利用帶有機(jī)架工作時(shí)變形值的運(yùn)算公式徹底消除了由于壓機(jī)機(jī)身在工作時(shí)的變形而帶來(lái)的測(cè)量誤差，大幅度地提升了自由鍛造時(shí)鍛件的尺寸控制精度，減少了加工余量，降低了生產(chǎn)成本。
[0018]2、自由鍛造液壓機(jī)工作時(shí)，由于鍛件的變形抗力，導(dǎo)致了機(jī)架在垂直方向上的變形，這些變形包括:下橫梁的彈性變形、立柱的伸長(zhǎng)量f2和上橫梁的彈性變形f3，f\、f2*f3都能導(dǎo)致壓機(jī)凈空高H1的增加，這就是鍛件尺寸精度不高的最重要的原因。本發(fā)明通過(guò)公式的總結(jié)和有限元的驗(yàn)證，證明無(wú)論是上橫梁、下橫梁的彈性變形還是立柱的伸長(zhǎng)，都與鍛造液壓機(jī)的壓力成良好的線(xiàn)性關(guān)系，這就使得我們將此種變形規(guī)律歸納成以鍛造液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)壓力P為變量輸入、壓機(jī)變形為變量輸出的方程(2)成為了可能。
[0019]3、本發(fā)明專(zhuān)利正是基于壓機(jī)的機(jī)架變形特點(diǎn)，推導(dǎo)歸納了自由鍛造液壓機(jī)的整機(jī)架剛度方程，以此方程為核心，利用操作軟件編寫(xiě)鍛件尺寸補(bǔ)償程序。將鍛造液壓機(jī)的變形值累計(jì)于鍛件尺寸檢測(cè)程序內(nèi)，補(bǔ)償了因壓機(jī)變形而導(dǎo)致的鍛件尺寸測(cè)量誤差，鍛件尺寸精度由以往的±3mm提高為±lmm，減少了機(jī)械加工余量，提高了生產(chǎn)效率降低了制造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的壓機(jī)示意圖。
[0021 ] 圖2為壓機(jī)變形示意圖。
[0022]圖中:1、工作缸，2、拉緊螺栓，3、上橫梁，4、位移傳感器，5、活動(dòng)橫梁，6、立柱，7、鍛件，8、下橫梁。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1-2所示，一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法，包括以下步驟:
[0024]A、建立壓機(jī)整機(jī)變形量與壓力載荷之間的關(guān)系
[0025]設(shè)壓機(jī)下橫梁8的彈性變形量為、立柱6的伸長(zhǎng)量為f2、上橫梁3的彈性變形是為f3，則壓機(jī)整機(jī)變形量為:
[0026]Xf = KP(I)
[0027]式中:Κ為壓機(jī)設(shè)計(jì)完成后的特點(diǎn)系數(shù)，該系數(shù)由圖紙尺寸決定；
[0028]P為液壓系統(tǒng)壓力；
[0029]B、計(jì)算鍛件7的最終高度尺寸
[0030]鍛件7的最終高度尺寸計(jì)算公式為
[0031]H3= H1-H2-Xf(2)
[0032]式中，H1為壓機(jī)的凈空高度，是個(gè)固定值；Η2為活動(dòng)橫梁5的移動(dòng)距離，通過(guò)位移傳感器讀出。
[0033]如圖1-2所示，壓機(jī)包括上橫梁3、立柱6和下橫梁8，通過(guò)拉緊螺栓2拉緊組成一個(gè)封閉的受力框架，工作缸I安裝在上橫梁3內(nèi)，它帶動(dòng)活動(dòng)橫梁5上下運(yùn)動(dòng)；固定在上橫梁3側(cè)面的位移傳感器4通過(guò)與活動(dòng)橫梁5 —起運(yùn)動(dòng)的磁環(huán)可時(shí)時(shí)讀取活動(dòng)橫梁5的位置。壓機(jī)的凈空高H1是個(gè)固定值，活動(dòng)橫梁5的移動(dòng)距離H2可通過(guò)位移傳感器4讀出，依據(jù)本臺(tái)鍛造液壓機(jī)特性而推導(dǎo)的整機(jī)剛度方程式(2)在經(jīng)過(guò)PLC語(yǔ)言編譯后在鍛件尺寸補(bǔ)償程序中自動(dòng)運(yùn)行，消除了因機(jī)架變形而帶來(lái)的測(cè)量誤差，提高了鍛件尺寸的控制精度，減低了生產(chǎn)成本、提高了鍛造壓機(jī)的裝機(jī)水平。
[0034]本發(fā)明是一種控制方法，方法的本質(zhì)是數(shù)學(xué)模型的建立。以往鍛造壓機(jī)控制方法沒(méi)有考慮整機(jī)的剛度，也沒(méi)有考慮機(jī)架在豎直方向上的變形，所以鍛件尺寸的精度比較低。近年來(lái)通過(guò)潛心研宄我們建立了新的數(shù)學(xué)模型，如圖1所示；依據(jù)新模型我們推導(dǎo)出了自由鍛造液壓機(jī)的整機(jī)剛度方程，式(2)。依據(jù)公式(2)有了新的控制方法，實(shí)踐證明控制計(jì)算機(jī)PLC通過(guò)式(2)得出的鍛件尺寸更準(zhǔn)確。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法，其特征在于:包括以下步驟: A、建立壓機(jī)整機(jī)變形量與壓力載荷之間的關(guān)系 設(shè)壓機(jī)下橫梁(8)的彈性變形量Sf1、立柱(6)的伸長(zhǎng)量為f2、上橫梁(3)的彈性變形是為f3，則壓機(jī)整機(jī)變形量為: Σ? = KP(I) 式中:Κ為壓機(jī)設(shè)計(jì)完成后的特點(diǎn)系數(shù)，該系數(shù)由圖紙尺寸決定； P為液壓系統(tǒng)壓力； B、計(jì)算鍛件(7)的最終高度尺寸 鍛件(7)的最終高度尺寸計(jì)算公式為 H3= H1-H2-Xf(2) 式中，H1為壓機(jī)的凈空高度，是個(gè)固定值；Η2為活動(dòng)橫梁(5)的移動(dòng)距離，通過(guò)位移傳感器讀出。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于機(jī)架變形的鍛件尺寸控制方法，包括以下步驟：建立壓機(jī)整機(jī)變形量與壓力載荷之間的關(guān)系；計(jì)算鍛件的最終高度尺寸。自由鍛造液壓機(jī)工作時(shí)，由于鍛件的變形抗力，導(dǎo)致了機(jī)架在垂直方向上的變形，這些變形包括：下橫梁的彈性變形f1、立柱的伸長(zhǎng)量f2和上橫梁的彈性變形f3，f1、f2和f3都能導(dǎo)致壓機(jī)凈空高H1的增加，這就是鍛件尺寸精度不高的最重要的原因。本發(fā)明利用帶有機(jī)架工作時(shí)變形值的運(yùn)算公式徹底消除了由于壓機(jī)機(jī)身在工作時(shí)的變形而帶來(lái)的測(cè)量誤差，鍛件尺寸精度由以往的±3mm提高為±1mm，大幅度地提升了自由鍛造時(shí)鍛件的尺寸控制精度，減少了加工余量，提高了生產(chǎn)效率降低了制造成本。
【IPC分類(lèi)】B21J9-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104550602
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410835391
【發(fā)明人】郝鐵文, 殷文齊, 宋清玉, 王小紅, 胡英
【申請(qǐng)人】中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司, 一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日