一种锻模温度在线自动控制系统的制作方法

本发明属于锻造技术领域，涉及一种锻模温度在线自动控制系统。

背景技术：

众所周知，在锻造领域，特别是在热锻成形技术领域，如何提高锻造锻模寿命是整个生产体系中最关键的环节之一。在锻造过程中，特别是在锻造自动化生产过程中，如果锻模过早发生失效，会导致生产线的停工台时急剧增加，生产效率下降，锻模成本增加，锻件的尺寸精度、质量稳定性下降。锻件的综合成本上升，进而影响到企业的市场竞争力。

影响锻模寿命的关键因素在于锻模材料、设计制造水平、使用环境等。在材料不变的情况下，合理设计与制造的锻模只有在正确的使用过程中才能保证较高的使用寿命。锻模使用过程包括锻模预热、冷却、润滑、合理操作、控制终锻温度等。

锻模的最佳使用温度是在150～250℃之间，温度过低，会导致锻模的开裂；温度过高，锻模会过早的失效。锻前锻模温度的控制是通过锻前加热的方式将锻模预热到150～250℃以后开始生产。在锻造过程中，锻模温度会逐渐升高，锻模温度升高主要来自于高温锻造毛坯的热传导，以及金属在形变过程中与锻模的摩擦产生的热能。当温度超过锻模材料所承受的最大抗回火温度后，锻模强度就会急剧下降，锻模开始失效。因此，在锻造过程中控制锻造过程中锻模温度的升高，是提高锻模寿命的关键所在。

目前，在锻造过程中控制锻模温度升高的主要方式是通过喷淋水剂润滑剂来达到降低锻模温度的目的，润滑剂的主要目的是减小摩擦，降低锻模因摩擦产生的热能，同时当润滑剂喷洒到锻模上以后，其中的水分迅速蒸发掉，并带走大量的热能，从而起到锻模降温的目的。这种方式目前存在的主要问题是：1、锻模没有测温装置，温度的变化不能适时进行监控，无法精确控制锻模的温度；2、锻模的润滑过程是采用人工操作，润滑剂喷淋量的控制全部依靠现场操作者的经验进行人工调节，不能达到重复性和再现性，并且生产效率低，防护不当会造成人身安全隐患；3、喷淋量与喷淋时间不能精确控制，当润滑剂过多喷淋量过多时，会造成锻模型腔积液，锻打过程形成水蒸气积聚在型腔根部，造成毛坯在成形过程中无法充满锻模，从而影响锻件的质量；喷淋量过少，锻模温度不能及时降温，会导致锻模由于温度过高发生疲劳失效，影响锻模的使用寿命。因此，现有的润滑方式与控制方法不能很好的达到锻模润滑与降温的目的。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明提出一种用于锻模温度在线自动控制系统，通过自动控制系统中的测温组件在线实时检测锻模温度，并通过电控装置中的可编程控制器采集锻模温度数据，将采集到的数据与预先设置的锻模工艺温度参数进行自动对比分析，并根据处理结果自动调整锻模冷却装置的喷淋参数，将锻模的温度控制在最佳使用温度环境下，从而达到提高锻模使用寿命，降低锻模失效的风险，节省人工成本，提高生产效率与锻件质量稳定性、一致性的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锻模温度在线自动控制系统，包括：模具组件、测温组件、冷却装置、位置检测组件、液位检测组件、气动控制组件和电控装置；模具组件固定在锻造压力机上，测温组件固定在模具组件的下模板上，通过数据线与电控装置连接，冷却装置的喷淋部分通过悬臂组合支架与锻造压力机相连接；位置检测组件分别固定在悬臂组合支架上与锻造压力机上，通过数据线与电控装置连接；液位检测组件位于石墨乳储存桶、冷却水储存桶上；气动控制组件固定在锻造压力机上，通过数据线与电控装置连接。

所述模具组件包括下模板、锻模、上模板和滑块，所述锻模由上下两部分构成，分别固定在上模板与下模板上，上模板固定在滑块上，下模板固定在工作台上。

所述测温组件包括锻模测温探头和固定支座，锻模测温探头固定在固定支座上，固定支座固定在模具组件的下模板上，锻模测温探头通过数据线与电控装置连接。

所述冷却装置包括悬臂组合支架、喷头、下固定座、气缸、冷却水储存桶、石墨乳储存桶、喷水气动隔膜泵、喷石墨气动隔膜泵、气动控制阀组和气路管件；所述喷头和气缸固定在下固定座上，下固定座通过连接杆与悬臂组合支架相连接，悬臂组合支架固定在锻造压力机上；喷头后端带有一个三向接头，通过气路管件分别连接于喷水气动隔膜泵、喷石墨气动隔膜泵和气动控制阀组上；所述喷水气动隔膜泵通过气路管件与冷却水储存桶连接，喷石墨气动隔膜泵通过气路管件与石墨乳储存桶连接；气动控制阀组固定在锻造压力机上，通过数据线与电控装置连接，通过气路管件与压缩空气管路连接。

所述液位检测组件包括冷却水液位计和石墨乳液位计，所述冷却水液位计和石墨乳液位计分别安装在冷却水储存桶和石墨乳储存桶上，通过数据线分别与电控装置连接。

所述位置检测组件包括喷头后限位检测装置、喷头前限位检测装置、上模板移动下限位检测装置和上模板移动上限位检测装置；所述喷头后限位检测装置和喷头前限位检测装置安装在下固定座上，通过数据线与电控装置连接。所述上模板移动下限位检测装置和上模板移动上限位检测装置固定在锻造压力机上，通过数据线与电控装置连接。

所述气动控制组件包括喷气电磁阀、喷水电磁阀、喷石墨电磁阀、喷头前移电磁阀、喷头后移电磁阀；所述喷气电磁阀、喷水电磁阀、喷石墨电磁阀、喷头前移电磁阀、喷头后移电磁阀分别安装在锻造压力机上的气动控制阀组中，通过数据线与电控装置连接。

所述电控装置包括plc可编程控制器、操作面板、人机界面、状态指示单元、气动电控单元、连锁控制单元、模拟量信号单元、液位检测单元、位置检测单元；所述操作面板包括：手动/自动旋钮、自动启动按钮、自动停止按钮、复位按钮、急停按钮；所述手动/自动旋钮、自动启动按钮、自动停止按钮、复位按钮、急停按钮安装在操作面板上，通过数据线分别与plc可编程控制器连接，操作面板固定在锻造压力机上；所述人机界面、状态指示单元、气动电控单元、连锁控制单元、模拟量信号单元、液位检测单元、位置检测单元安装在控制柜内，分别与plc可编程控制器连接。

由于采用以上所述的技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的一种锻模温度在线自动控制系统，可以实现吹风净化锻模型腔、锻模喷水冷却、喷淋润滑剂的自动过程控制，节省了人工成本，提高了锻模的冷却效果。

2.本发明所述的一种锻模温度在线自动控制系统，通过plc可编程控制器精确控制锻模冷却润滑剂的喷淋时间及喷淋量，避免了锻模型腔积液现象，保证了锻件在锻模成型中填充的完整性、一致性，提高产品质量。

3.本发明所述的一种锻模温度在线自动控制系统，通过在线自动监测锻造锻模的温度变化，将采集的温度进行自动处理与判断，并根据结果调整冷却装置，降低了锻模开裂的风险，减少了换模频次，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明一种锻模温度在线自动控制系统结构的结构示意图；

图2为图1的h-h视图；

图3为图1的q-q视图；

图4为本发明一种锻模温度在线自动控制系统结构的气动控制阀组结构示意图；

图5为本发明一种锻模温度在线自动控制系统结构的操作面板结构示意图；

图6为本发明一种锻模温度在线自动控制系统结构的电气系统结构示意图；

图中：1、悬臂组合支架；2、喷头；3、下固定座；4、气缸；5、状态指示单元；5.1、系统运行指示灯；5.2、系统故障指示灯；5.3、系统故障声音报警；6、plc可编程控制器；7、喷头后限位检测装置；8、喷头前限位检测装置；9、上模架移动下限位检测装置；10、上模架移动上限位检测装置；11、测温探头；12、固定支座；13、冷却水储存桶；14、冷却水液位计；15、石墨乳储存桶；16、石墨乳液位计；17、喷水气动隔膜泵；18、喷石墨气动隔膜泵；19、气动控制阀组；19.1、喷气电磁阀；19.2、喷水电磁阀；19.3、喷石墨乳电磁阀；19.4、喷头前移电磁阀；19.5、喷头后移电磁阀；20、气路管件；21、操作面板；21.1、手动/自动旋钮；21.2、自动启动按钮；21.3、自动停止按钮；21.4、复位按钮；21.5、急停按钮；22、人机界面；23、气动电控单元；24、连锁控制单元；25、模拟量信号单元；26、液位信号单元；27、位置检测单元；

a、锻造压力机；b、控制柜；c、工作台；d、下模板；e、锻模；f、上模板；g、滑块；i、模具组件；j、测温组件；k、冷却装置；l、位置检测组件；m、液位检测组件；n、气动控制组件；p、电控装置。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

如图1-6所示：一种锻模温度在线自动控制系统，包括：包括：模具组件i、测温组件j、冷却装置k、位置检测组件l、液位检测组件m、气动控制组件n和电控装置p。所述测温组件j、冷却装置k、位置检测组件l、液位检测组件m分别与电控装置p连接。

所述模具组件i包括下模板d、锻模e、上模板f和滑块g，所述锻模e通过带有螺纹的圆形压套固定在下模板d与上模板f的模套中，下模板d、上模板f连同锻模e一起安装在锻造压力机a的工作台c上。

锻模e主要用于锻件的成形，工作过程中，锻模e温度会升高。为了防止锻模e温度过高导致锻模过早失效，每完成一个锻打动作，移走锻件以后，必须通过冷却装置k及时对锻模e冷却。

所述测温组件j包括锻模测温探头11和固定支座12，所述锻模测温探头11固定设置在固定支座12上，固定支座12的方向可以进行调节，方便获取最佳测温位置；固定支座12固定设置在模具组件i的下模架c上，锻模测温探头11通过数据线与电控装置p连接；

该测温组件j主要负责实时检测并采集锻模e的下模工作过程温度，并负责将采集的模拟信号通过数据线传送到plc可编程控制器6中进行处理。

所述冷却装置k包括悬臂组合支架1、喷头2、下固定座3、气缸4、冷却水储存桶13、石墨乳储存桶15、喷水气动隔膜泵17、喷石墨气动隔膜泵18、气动控制阀组19和气路管件20。所述喷头2和气缸4固定设置在下固定座3上；所述下固定座3通过悬臂组合支架1固定在锻造压力机a上；所述喷头2后端带有一个三向接头，通过气路管件20分别连接于喷水气动隔膜泵17、喷石墨气动隔膜泵18和气动控制阀组19上，所述喷水气动隔膜泵17通过气路管件20与冷却水储存桶13连接，喷石墨气动隔膜泵18通过气路管件20与石墨乳储存桶15连接；气动控制阀组19固定在锻造压力机a上，通过数据线与电控装置p连接，通过气路管件20与压缩空气管路连接。

所述气动控制阀组19包括喷气电磁阀19.1、喷水电磁阀19.2、喷石墨乳电磁阀19.3、喷头前移电磁阀19.4、喷头后移电磁阀19.5，喷气电磁阀19.1、喷水电磁阀19.2、喷石墨乳电磁阀19.3、喷头前移电磁阀19.4、喷头后移电磁阀19.5依次连接在一起。

冷却装置k主要作用是根据plc可编程控制器6反馈的分析结果，对气动控制阀组19中的喷气电磁阀19.1、喷水电磁阀19.2、喷石墨乳电磁阀19.3的工作参数进行调节，实现对压缩空气、冷却水、石墨乳润滑剂喷淋量的自动调节，实现吹风净化锻模型腔、锻模喷水冷却、喷淋润滑；plc可编程控制器6控制气动控制阀组19中的喷头前移电磁阀19.4、喷头后移电磁阀19.5，实现冷却装置喷头2的前后移动动作。可以自动实现吹风净化锻模型腔、锻模喷水冷却、喷淋润滑剂，节省人工成本，提高了锻模的冷却效果。

所述液位检测组件m包括冷却水液位计14和石墨乳液位计16，所述冷却水液位计14和石墨乳液位计16分别安装在冷却水储存桶13和石墨乳储存桶15上，又通过数据线与电控装置p连接。

该液位检测组件m主要作用是将冷却水储存桶13和石墨乳储存桶15的液位信息传输到plc可编程控制器6，实现对冷却水储存桶13和石墨乳储存桶15中液位的监控，液体不足时，可以及时发现，进行补充。

所述位置检测组件l包括：喷头后限位检测装置7、喷头前限位检测装置8、上模板移动下限位检测装置9和上模板移动上限位检测装置10，所述喷头后限位检测装置7和喷头前限位检测装置8固定安装在下固定座3上，通过数据线与电控装置p连接，所述上模板移动下限位检测装置9和上模板移动上限位检测装置10固定安装在锻造压力机a上，通过数据线与电控装置p连接。

该位置检测组件l主要作用是将喷头2与上模板f的位置信号传输到plc可编程控制器6，实现上模架与冷却装置运动过程中的安全互锁控制。

所述电控装置p包括plc可编程控制器6、操作面板21、人机界面22、状态指示单元5、气动电控单元23、连锁控制单元24、模拟量信号单元25、液位检测单元26、位置检测单元27；所述操作面板21包括：手动/自动旋钮21.1、自动启动按钮21.2、自动停止按钮21.3、复位按钮21.4、急停按钮21.5；所述手动/自动旋钮21.1、自动启动按钮21.2、自动停止按钮21.3、复位按钮21.4、急停按钮21.5安装在操作面板21上，通过数据线分别与plc可编程控制器6连接，操作面板21固定在锻造压力机a上；所述人机界面22、状态指示单元5、气动电控单元23、连锁控制单元24、模拟量信号单元25、液位检测单元26、位置检测单元27安装在控制柜b内，分别与plc可编程控制器6连接。

电控装置p的主要作用是通过对测温组件j检测信号的分析处理，实现对冷却装置k及气动控制组件n的自动控制；通过对位置检测组件l信号的分析处理、实现对上模板f与冷却装置k运动的安全互锁控制；通过对液位检测组件m信号的分析处理，实现对冷却水与润滑剂量的自动监控；通过自动调整冷却装置k，降低锻模开裂的风险、减少换模频次、提高生产效率、免锻模型腔积液现象，保证了锻件在锻模成型中填充的完整性、一致性，提高产品质量。

工作时，启动锻模温度在线自动控制系统，通过人机界面22设定锻模e的工艺温度范围,锻造压力机a启动，机械手将加热到1200度的原材料放入锻模e中，滑块g带动上模板f下行，完成锻打工序。滑块g带动上模板f上行，机械手将锻件从锻模e中取走。电控装置p根据检测到的上模板f上限位信号，启动冷却装置k，气缸4推动喷头2运动到锻模e中心位置，喷气电磁阀19.1打开，喷头2上的喷气孔喷出压缩空气，将锻模e中的氧化皮等杂物吹净，喷气结束；喷水电磁阀19.2打开，将冷却水储存桶13中的冷却水通过管路开始向锻模型腔喷淋，喷水过程结束；喷石墨乳电磁阀19.3启动，将石墨乳储存桶15中润滑剂通过管路完成润滑剂的喷淋，喷淋动作结束；气缸带动喷头2复位，锻模e自动冷却过程结束。下一个循环，机械手将下一个加热后的原材料放入锻模e中，滑块g带动锻模e下行，再次完成锻造工序，锻模温度在线自动控制系统再次启动，这样一直重复进行下去。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。