一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于重型自由锻造液压机技术领域，尤其涉及重型自由锻造液压机对锻件尺寸精度的控制，特别是一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现行的自由锻造液压机由以下几部分组成:上横梁3、立柱6、下横梁8，通过拉紧螺栓2拉紧组成一个封闭的受力框架，工作缸I安装在上横梁3内，它带动活动横梁5上下运动；固定在上横梁3侧面的位移传感器4通过与活动横梁5 —起运动的磁环可时时检测活动横梁5的位置。压机的净空高H1是个固定值，活动横梁5的移动距离H 2可通过位移传感器4读出，控制计算机PLC通过公式
[0003]H3= H1-H2
[0004]即可算出锻件7的高度尺寸，这是现行的、通用控制方法。此种控制方法制造出的锻件(7)尺寸精度最高能达到±3mm，锻件的后续加工余量大、加工成本高、周期长。为了降低生产制造成本同时提自由高锻造液压机的装机水平，迫切需要一种新的压机控制方法来提高锻件的尺寸精度，镦粗、拔长工序的尺寸精度控制在±lmm内是新的目标和要求。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要研发一种可以将锻件尺寸精度控制在±1_以内的基于机架变形的锻件尺寸控制方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法，包括以下步骤:
[0007]A、建立压机整机变形量与压力载荷之间的关系
[0008]设压机下横梁的弹性变形量为、立柱的伸长量为f2、上横梁的弹性变形是为f3，则压机整机变形量为:
[0009]Xf = KP(I)
[0010]式中:Κ为压机设计完成后的特点系数，该系数由图纸尺寸决定；
[0011]P为液压系统压力；
[0012]B、计算锻件的最终高度尺寸
[0013]锻件的最终高度尺寸计算公式为
[0014]H3= H1-H2-Xf(2)
[0015]式中，H1为压机的净空高度，是个固定值；Η2为活动横梁的移动距离，通过位移传感器读出。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0017]1、以往的压机行程控制只是读取安装在上横梁和活动横梁之间的传感器读数，没有考虑压机自身变形带来的误差值。本发明摒弃了原有的控制思路，利用程序语言将公式
(2)写入压机的行程控制程序。利用带有机架工作时变形值的运算公式彻底消除了由于压机机身在工作时的变形而带来的测量误差，大幅度地提升了自由锻造时锻件的尺寸控制精度，减少了加工余量，降低了生产成本。
[0018]2、自由锻造液压机工作时，由于锻件的变形抗力，导致了机架在垂直方向上的变形，这些变形包括:下横梁的弹性变形、立柱的伸长量f2和上横梁的弹性变形f3，f\、f2*f3都能导致压机净空高H1的增加，这就是锻件尺寸精度不高的最重要的原因。本发明通过公式的总结和有限元的验证，证明无论是上横梁、下横梁的弹性变形还是立柱的伸长，都与锻造液压机的压力成良好的线性关系，这就使得我们将此种变形规律归纳成以锻造液压机的液压系统压力P为变量输入、压机变形为变量输出的方程(2)成为了可能。
[0019]3、本发明专利正是基于压机的机架变形特点，推导归纳了自由锻造液压机的整机架刚度方程，以此方程为核心，利用操作软件编写锻件尺寸补偿程序。将锻造液压机的变形值累计于锻件尺寸检测程序内，补偿了因压机变形而导致的锻件尺寸测量误差，锻件尺寸精度由以往的±3mm提高为±lmm，减少了机械加工余量，提高了生产效率降低了制造成本。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的压机示意图。
[0021 ] 图2为压机变形示意图。
[0022]图中:1、工作缸，2、拉紧螺栓，3、上横梁，4、位移传感器，5、活动横梁，6、立柱，7、锻件，8、下横梁。
【具体实施方式】
[0023]以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明:如图1-2所示，一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法，包括以下步骤:
[0024]A、建立压机整机变形量与压力载荷之间的关系
[0025]设压机下横梁8的弹性变形量为、立柱6的伸长量为f2、上横梁3的弹性变形是为f3，则压机整机变形量为:
[0026]Xf = KP(I)
[0027]式中:Κ为压机设计完成后的特点系数，该系数由图纸尺寸决定；
[0028]P为液压系统压力；
[0029]B、计算锻件7的最终高度尺寸
[0030]锻件7的最终高度尺寸计算公式为
[0031]H3= H1-H2-Xf(2)
[0032]式中，H1为压机的净空高度，是个固定值；Η2为活动横梁5的移动距离，通过位移传感器读出。
[0033]如图1-2所示，压机包括上横梁3、立柱6和下横梁8，通过拉紧螺栓2拉紧组成一个封闭的受力框架，工作缸I安装在上横梁3内，它带动活动横梁5上下运动；固定在上横梁3侧面的位移传感器4通过与活动横梁5 —起运动的磁环可时时读取活动横梁5的位置。压机的净空高H1是个固定值，活动横梁5的移动距离H2可通过位移传感器4读出，依据本台锻造液压机特性而推导的整机刚度方程式(2)在经过PLC语言编译后在锻件尺寸补偿程序中自动运行，消除了因机架变形而带来的测量误差，提高了锻件尺寸的控制精度，减低了生产成本、提高了锻造压机的装机水平。
[0034]本发明是一种控制方法，方法的本质是数学模型的建立。以往锻造压机控制方法没有考虑整机的刚度，也没有考虑机架在竖直方向上的变形，所以锻件尺寸的精度比较低。近年来通过潜心研宄我们建立了新的数学模型，如图1所示；依据新模型我们推导出了自由锻造液压机的整机刚度方程，式(2)。依据公式(2)有了新的控制方法，实践证明控制计算机PLC通过式(2)得出的锻件尺寸更准确。
【主权项】
1.一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法，其特征在于:包括以下步骤: A、建立压机整机变形量与压力载荷之间的关系 设压机下横梁(8)的弹性变形量Sf1、立柱(6)的伸长量为f2、上横梁(3)的弹性变形是为f3，则压机整机变形量为: Σ? = KP(I) 式中:Κ为压机设计完成后的特点系数，该系数由图纸尺寸决定； P为液压系统压力； B、计算锻件(7)的最终高度尺寸 锻件(7)的最终高度尺寸计算公式为 H3= H1-H2-Xf(2) 式中，H1为压机的净空高度，是个固定值；Η2为活动横梁(5)的移动距离，通过位移传感器读出。
【专利摘要】本发明公开了一种基于机架变形的锻件尺寸控制方法，包括以下步骤：建立压机整机变形量与压力载荷之间的关系；计算锻件的最终高度尺寸。自由锻造液压机工作时，由于锻件的变形抗力，导致了机架在垂直方向上的变形，这些变形包括：下横梁的弹性变形f1、立柱的伸长量f2和上横梁的弹性变形f3，f1、f2和f3都能导致压机净空高H1的增加，这就是锻件尺寸精度不高的最重要的原因。本发明利用带有机架工作时变形值的运算公式彻底消除了由于压机机身在工作时的变形而带来的测量误差，锻件尺寸精度由以往的±3mm提高为±1mm，大幅度地提升了自由锻造时锻件的尺寸控制精度，减少了加工余量，提高了生产效率降低了制造成本。
【IPC分类】B21J9-20
【公开号】CN104550602
【申请号】CN201410835391
【发明人】郝铁文, 殷文齐, 宋清玉, 王小红, 胡英
【申请人】中国第一重型机械股份公司, 一重集团大连设计研究院有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日