CN112719928A - 一种环形锻件的智能生产方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环形锻件的智能生产方法和系统,该生产系统通过设置自动下料机、自动加热炉、多品种环形锻件轧制装备、液压胀形机、热处理装置和车铣加工中心,实现了对不同类型、不同规格的环形锻件的生产;通过设置质量检测系统,实现了对加工完成的环形锻件的质量检测,提高了环形锻件的合格率和质量;通过在生产设备之间设置工业机器人来控制环形锻件在生产过程中的温度并进行自动化输送,并利用在线测量装置和智能决策装置控制智能轧环机的控制参数,实现了环形锻件自动化高质量生产,提高了生产效率和环形锻件的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产技术领域,特别是涉及一种环形锻件的智能生产方法和系统。
背景技术
环形锻件由环坯碾扩成形,因其具有良好的力学性能,目前在日常生活中应用广泛,如轴承外圈、齿圈等。同时大型环件在特种领域也应用较广,如卫星壳体、航空发动机机匣等。
现有的一种可以生产大批量尺寸相同环形锻件的生产线,包括能对锻造用钢坯进行加热的第一连续式加热炉,在第一连续式加热炉的后端设置有全自动油压机,加热完的钢坯通过第一输送装置自动输送至全自动油压机上进行墩粗和冲孔,在全自动油压机的后端设置有全自动数控辗环机,制坯完成后的钢坯通过第二输送装置自动输送至全自动数控辗环机上进行辗环,在全自动数控辗环机的后端设置有淬火池,辗环得到的环形锻件通过第三输送装置自动输送至淬火池中进行余热淬火,在淬火池的后端设置有第二连续式加热炉,淬火后的环形锻件通过第四输送装置自动输送至第二连续式加热炉中进行热处理,在第二连续式加热炉的后端设置有粗车作业流水线,热处理后的环形锻件通过第五输送装置自动输送至粗车作业流水线上进行粗车,在粗车作业流水线的后端设置有自动探伤机,粗车后的环形锻件通过第六输送装置自动输送至自动探伤机中进行探伤,在自动探伤机的后端设置有精车作业流水线,探伤合格的环形锻件通过第七输送装置自动输送至精车作业流水线上进行精车。
该生产系统中的自动化设备功能单一,存在只能生产单一尺寸的环形锻件、生产柔性较差的缺点。因此,亟需一种能够生产多个品种和尺寸、不同批量的环形锻件生产方法和系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种环形锻件的智能生产方法和系统,通过设置多品种环形锻件轧制装备轧制中小型环形锻件和大型环形锻件,实现了对不同类型、不同规格的环形锻件的生产,有较高的柔性生产能力。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种环形锻件的智能生产系统,包括:
自动下料机,所述自动下料机用于自动切割原料并自动输送切割后的原料;
所述自动下料机的后端设置自动加热炉,所述自动加热炉用于自动将所述切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
所述自动加热炉的后端设置多品种环形锻件轧制装备,所述多品种环形锻件轧制装备用于对所述加热后的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
所述多品种环形锻件轧制装备的后端设置液压胀形机,所述液压胀形机用于对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,得到胀形的环形锻件;
所述液压胀形机的后端设置热处理装置,所述热处理装置用于对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
所述热处理装置的后端设置车铣加工中心,所述车铣加工中心用于对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件;
所述自动下料机、所述自动加热炉、所述多品种环形锻件轧制装备、所述液压胀形机、所述热处理装置和所述车铣加工中心之间通信连接。
可选的,所述多品种环形锻件轧制装备还包括热模锻压力机、再加热炉和智能轧环机;
所述热模锻压力机、所述再加热炉和所述智能轧环机之间通信连接;
所述热模锻压力机设置于所述自动加热炉的后端,所述热模锻压力机用于对加热后的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
所述再加热炉位于所述热模锻压力机和所述智能轧环机之间,所述再加热炉用于对锻压后的环形坯料加热至轧环指定温度,得到轧环指定温度的环形坯料;
所述智能轧环机设置于所述液压胀形机的前端,所述智能轧环机用于将所述轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
可选的,所述智能轧环机还包括在线测量装置和智能决策装置;
所述在线测量装置用于对所述轧环指定温度的环形坯料的状态进行实时监测,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
所述智能决策装置用于根据所述监测结果预测所述轧环指定温度的环形坯料的变化轨迹,得到预测结果,根据所述预测结果调整所述智能轧环机的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
可选的,在所述自动加热炉和所述多品种环形锻件轧制装备之间设置第一工业机器人;
在所述多品种环形锻件轧制装备和所述液压胀形机之间设置第二工业机器人;
在所述液压胀形机和所述热处理装置之间设置第三工业机器人;
在所述热处理装置和所述车铣加工中心之间设置第四工业机器人;
所述第一工业机器人用于检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则所述第一工业机器人将符合标准的原料输送至所述多品种环形锻件轧制装备;否则所述第一工业机器人将不符合标准的原料输送至所述自动加热炉;
所述第二工业机器人用于将所述多种尺寸、多种类型的环形锻件输送至所述液压胀形机;
所述第三工业机器人用于将所述胀形的环形锻件输送至所述热处理装置;
所述第四工业机器人用于将所述热处理后的环形锻件输送至所述车铣加工中心。
可选的,在所述热模锻压力机和所述智能轧环机之间设置锻压温度检测工业机器人;
所述锻压温度检测工业机器人用于检测所述锻压后的环形坯料的温度是否低于轧环指定温度;若所述锻压后的环形坯料的温度低于轧环指定温度,则所述锻压温度检测工业机器人将低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述再加热炉;否则所述锻压温度检测工业机器人将不低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述智能轧环机。
可选的,在所述车铣加工中心的后端设置质量检测系统;
所述质量检测系统包括质量检测装置、第五工业机器人和第六工业机器人;
所述第五工业机器人位于所述车铣加工中心和所述质量检测装置之间;
所述第五工业机器人用于将所述加工完成的环形锻件输送至所述质量检测装置;
所述质量检测装置用于对所述加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷和内部缺陷;
所述第六工业机器人用于将所述合格的环形锻件输送至仓库,将所述不合格的环形锻件输送至不合格区。
一种环形锻件的智能生产方法,包括:
对原料进行切割;
将切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;
若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则直接对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
若所述加热后的原料的温度不符合锻压制坯标准,则对不符合锻压制坯标准的原料进行再次加热,直到再次加热的原料的温度符合锻压制坯标准,才对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,得到胀形的环形锻件;
对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件;
可选的,所述对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
对所述符合标准的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
判断所述锻压后的环形坯料的温度是否达到轧环指定温度;
若所述锻压后的环形坯料的温度达到轧环指定温度,则直接将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件;
若所述锻压后的环形坯料的温度没有达到轧环指定温度,则对没有达到轧环指定温度的环形坯料进行再次加热,直到再次加热的环形坯料的温度达到轧环指定温度,才将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
可选的,所述将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
实时监测所述轧环指定温度的环形坯料的状态,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
根据所述监测结果预测所述环形坯料的变化轨迹,得到预测结果;
根据所述预测结果调整智能轧环机的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
可选的,所述车铣加工中心对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件之后,对所述加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷和内部缺陷。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
1、本发明提供的一种环形锻件的智能生产方法和系统,通过设置中小型环形锻件轧制装备轧制中小型环形锻件,利用大型环形锻件轧制装备轧制大型环形锻件,克服了现有自动环件生产线仅能生产单一规格的环件,无法满足生产多品种变批量环形锻件需求的缺陷,可连续生产不同类型、不同规格的环形锻件,有较高的柔性生产能力。
2、本发明在环形锻件的生产设备之间设置工业机器人,利用工业机器人对环形锻件的生产流程进行控制并实现自动化输送,与现有的通过机械与人工配合的半自动化生产线相比,本发明的自动化程度和生产效率高,大幅降低了生产成本,本发明的生产效率提高30%-40%,能耗减少30%-50%。
3、本发明还设置有质量检测系统和质量检测方法,通过自动检测加工完成的环形锻件的多种质量参数,可实现不同类型的环形锻件的质量检测,能够大幅度提高产品合格率;同时本发明中设有工业机器人来控制环形锻件在生产过程中的温度,并利用在线测量装置和智能决策装置控制智能轧环机的控制参数,能够大大提高环形锻件的品质和合格率。
4、应用本发明的生产系统和质量检测系统,只需一次布置生产线便可实现多品种环形锻件的自动生产,极大的提高了生产线的适应能力,解决了半自动化生产模式生产多个品种不同批量环形锻件存在的生产效率低、产品质量受到人工因素影响较大、产品合格率不高等问题,达到了一条生产线可自动生产和检测多个品种、不同批量的高质量环形锻件的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种环形锻件的智能生产系统的结构示意图;
图2为本发明实施例1中多品种环形锻件轧制装备的结构示意图;
图3为本发明实施例1中智能轧环机的结构示意图;
图4为本发明实施例1中第一工业机器人、第二工业机器人,第三工业机器人和第四工业机器人的分布图;
图5为本发明实施例1中锻压温度检测工业机器人的分布图;
图6本发明实施例1中质量检测系统的结构示意图;
图7为本发明实施例2提供的一种环形锻件的智能生产方法流程图;
图8为本发明实施例2提供的对加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件的具体方法流程图;
符号说明:1为自动下料机,2为自动加热炉,3为多品种环形锻件轧制装备,4为液压胀形机,5为热处理装置,6为车铣加工中心,3.1为热模锻压力机,3.2为再加热炉,3.3为智能轧环机,3.3.1为在线测量装置,3.3.2为智能决策装置,7为第一工业机器人,8为第二工业机器人,9为第三工业机器人,10为第四工业机器人,11为锻压温度检测工业机器人,12为质量检测系统,13为质量检测装置,14为第五工业机器人,15为第六工业机器人,16为仓库,17为不合格区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种环形锻件的智能生产方法和系统,通过设置多品种环形锻件轧制装备轧制中小型环形锻件和大型环形锻件,实现了对不同类型、不同规格的环形锻件的生产,有较高的柔性生产能力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1:
参阅图1,本发明提供了一种环形锻件的智能生产系统,包括:
自动下料机1,所述自动下料机1用于自动切割原料并自动输送切割后的原料;
所述自动下料机1的后端设置自动加热炉2,所述自动加热炉2用于自动将所述切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
所述自动加热炉2的后端设置多品种环形锻件轧制装备3,所述多品种环形锻件轧制装备3用于对所述加热后的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
所述多品种环形锻件轧制装备3的后端设置液压胀形机4,所述液压胀形机4用于对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,以满足校形和去除残余应力的要求,得到胀形的环形锻件;
所述液压胀形机4的后端设置热处理装置5,所述热处理装置5用于对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
所述热处理装置5的后端设置车铣加工中心6,所述车铣加工中心6用于对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件;
所述自动下料机1、所述自动加热炉2、所述多品种环形锻件轧制装备3、所述液压胀形机4、所述热处理装置5和所述车铣加工中心6之间通信连接。
作为一种可选的实施方式,如图2所示,多品种环形锻件轧制装备3还包括热模锻压力机3.1、再加热炉3.2和智能轧环机3.3;
所述热模锻压力机3.1、所述再加热炉3.2和所述智能轧环机3.3之间通信连接;
所述热模锻压力机3.1设置于所述自动加热炉2的后端,所述热模锻压力机3.1用于对加热后的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
所述再加热炉3.2位于所述热模锻压力机3.1和所述智能轧环机3.3之间,所述再加热炉3.2用于对锻压后的环形坯料加热至轧环指定温度,得到轧环指定温度的环形坯料;
所述智能轧环机3.3设置于所述液压胀形机4的前端,所述智能轧环机3.3用于将所述轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
在一种可选的方式中,如图3所示,智能轧环机3.3还包括在线测量装置3.3.1和智能决策装置3.3.2;
所述在线测量装置3.3.1用于对所述轧环指定温度的环形坯料的状态进行实时监测,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
所述智能决策装置3.3.2用于根据所述监测结果预测所述环形坯料的变化轨迹,得到预测结果,根据所述预测结果调整所述智能轧环机的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
为了使本领域技术人员更加清楚热模锻压力机3.1、再加热炉3.2和智能轧环机3.3共同实现轧制不同类型、不同规格的环形锻件的过程,本实施例对此进一步解释说明。
热模锻压力机3.1包括小型热模锻压力机和大型热模锻压力机;
再加热炉3.2包括第一再加热炉和第二再加热炉;
智能轧环机3.3包括智能立式轧环机和智能轴向-径向轧环机;
小型热模锻压力机、第一再加热炉和智能立式轧环机共同用于中小型环形锻件的轧制,其中由于立式轧环机用芯辊支撑环件的重量,而大型环件会对芯辊的刚度会产生不利影响,故立式轧环机不适用于轧制大型环件,但其结构紧凑、占地面积小、重量轻、生产效率高,立式轧环机是中小型环件轧制的主导设备,因此将智能立式轧环机用于轧制直径小于1000mm的中小型环形锻件。
智能立式轧环机还包括第一在线测量装置和第一智能决策装置;
第一在线测量装置用于对轧环指定温度的中小型环形坯料的状态进行实时监测,得到第一监测结果,其中轧环指定温度的中小型环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
所述第一智能决策装置用于根据所述第一监测结果预测所述中小型环形坯料的变化轨迹,得到第一预测结果,根据所述第一预测结果调整智能立式轧环机的控制参数,其中控制参数包括所述智能立式轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
大型热模锻压力机、第二再加热炉和智能轴向-径向轧环机共同用于大型环形锻件的轧制,由于卧式轧环机的环件重量由各个支撑辊分担,驱动辊和芯辊的受力条件较好,故其多用于大型环件的轧制,因此将智能轴向-径向轧环机用于轧制直径范围在1000mm-15000mm的大型环形锻件。
智能轴向-径向轧环机还包括第二在线测量装置和第二智能决策装置;
第二在线测量装置用于对所述轧环指定温度的大型环形坯料的状态进行实时监测,得到第二监测结果,其中轧环指定温度的大型环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
第二智能决策装置用于根据第二监测结果预测所述大型环形坯料的变化轨迹,得到第二预测结果,根据所述第二预测结果调整智能轴向-径向轧环机的控制参数,其中控制参数包括智能轴向-径向轧环机中的芯辊和锥辊的进给速度以及导向辊的作用力及位移。
现有的环形锻件生产过程中,生产厂家多采用机械与人工配合的半自动化生产模式,具有生产效率低,产品质量受到人工因素影响较大,产品合格率不高的缺陷。基于此,本实施例还通过设置工业机器人控制环形锻件的生产温度并实现自动化输送,设置质量检测系统对生产完成的环形锻件进行检测,实现了自动化高质量的环形锻件生产,提高了生产效率。为了使本领域技术人员更清楚地了解此过程,下述进行具体解释。
参阅图4,在所述自动加热炉2和所述多品种环形锻件轧制装备3之间设置第一工业机器人7;
在所述多品种环形锻件轧制装备3和所述液压胀形机4之间设置第二工业机器人8;
在所述液压胀形机4和所述热处理装置5之间设置第三工业机器人9;
在所述热处理装置5和所述车铣加工中心6之间设置第四工业机器人10;
所述第一工业机器人7用于检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则所述第一工业机器人7将符合标准的原料输送至所述多品种环形锻件轧制装备3;否则所述第一工业机器人7将不符合标准的原料输送至所述自动加热炉2;
所述第二工业机器人8用于将所述多种尺寸、多种类型的环形锻件输送至所述液压胀形机4;
所述第三工业机器人9用于将所述胀形的环形锻件输送至所述热处理装置5;
所述第四工业机器人10用于将所述热处理后的环形锻件输送至所述车铣加工中心6。
作为一种可选的实施方式,参阅图5,在所述热模锻压力机3.1和所述智能轧环机3.2之间设置锻压温度检测工业机器人11;
所述锻压温度检测工业机器人11用于检测所述锻压后的环形坯料的温度是否低于轧环指定温度;若所述锻压后的环形坯料的温度低于轧环指定温度,则所述锻压温度检测工业机器人11将低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述再加热炉3.2;否则所述锻压温度检测工业机器人11将不低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述智能轧环机3.3。
进一步的,轧制中小型环形锻件时,在小型热模锻压力机和智能立式轧环机之间设置第一锻压温度检测工业机器人;轧制大型环形锻件时,在大型热模锻压力机和智能轴向-径向轧环机之间设置第二锻压温度检测工业机器人。
参阅图6,在所述车铣加工中心6的后端设置质量检测系统12;
所述质量检测系统包括质量检测装置13、第五工业机器人14和第六工业机器人15;
所述第五工业机器人14位于所述车铣加工中心6和所述质量检测装置13之间;
所述第五工业机器人14用于将所述加工完成的环形锻件输送至所述质量检测装置13;
所述质量检测装置13用于对所述环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷(折叠、夹皮、外部裂纹)和内部缺陷(孔洞、粗晶、混晶、微裂纹);
另外质量检测装置13还能智能识别环形锻件内部缺陷的类型、大小和缺陷所在位置;
所述第六工业机器人15用于将所述合格的环形锻件输送至仓库16,将所述不合格的环形锻件输送至不合格区17。
本实施例中的自动下料机1、自动加热炉2、小型热模锻压力机、再加热炉3.2、智能立式轧环机、大型热模锻压力机、智能轴向-径向轧环机、液压胀形机4、热处理装置5、车铣加工中心6、质量检测装置13以及各个工业机器人之间可相互进行通信。
本实施例提供的环形锻件生产系统,实现了不同类型环形锻件的自动生产及质量检测,达到了一条产线可自动高质量生产多个品种、不同批量的环形锻件的目的。
实施例2:
参阅图7,本发明提供了一种环形锻件的智能生产方法,包括:
步骤S1:按照生产计划对原料进行切割;
步骤S2:将切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
步骤S3:检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;
步骤S4:若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则直接对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
步骤S5:若所述加热后的原料的温度不符合锻压制坯标准,则对不符合锻压制坯标准的原料进行再次加热,直到再次加热的原料的温度符合锻压制坯标准,才对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
步骤S6:对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,以满足校形和去除残余应力的要求,得到胀形的环形锻件;
步骤S7:对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
步骤S8:对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件。
作为一种可选的实施方式,步骤S4和步骤S5中所述对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
对所述符合标准的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
判断所述锻压后的环形坯料的温度是否达到轧环指定温度;
若所述锻压后的环形坯料的温度达到轧环指定温度,则直接将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件;
若所述锻压后的环形坯料的温度没有达到轧环指定温度,则对没有达到轧环指定温度的环形坯料进行再次加热,直到再次加热的环形坯料的温度达到轧环指定温度,才将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
在一种可选的方式中,将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
实时监测所述轧环指定温度的环形坯料的状态,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
根据所述监测结果预测所述环形坯料的变化轨迹,得到预测结果;
根据所述预测结果调整智能轧环机3.3的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
为了使本领域技术人员更清楚地了解中小型环形锻件和大型环形锻件的轧制过程,本实施例作了进一步限定。
将轧环指定温度的环形坯料开始轧制成直径小于1000mm的中小型环形锻件的具体方法:
智能立式轧环机中的芯辊和导向辊按照预定的工艺规划轧制,同时第一在线测量装置对环形坯料的状态进行实时监测,判断环形坯料的尺寸、形状、温度是否与计划相符。若环形坯料变形与预定计划相符,则轧环机继续按计划轧制;若环形坯料的变形与预定计划不符,则第一智能决策系统会根据第一测量装置反馈的数据对环形坯料的变形进行预测,并适当调整智能立式轧环机的控制参数(芯辊的进给速度、导向辊的作用力及位移),以使环形坯料轧制合格。当环件尺寸合格时,智能立式轧环机停止轧制。该过程有利于环形坯料成形,从而将中小型环形锻件的轧制合格率控制在95%以上。
将轧环指定温度的环形坯料开始轧制成直径范围在1000mm-15000mm的大型环形锻件的具体方法:
智能轴向-径向轧环机中的芯辊、导向辊和上下锥辊按照预定的工艺规划轧环,同时第二测量装置对环形坯料进行实时的监测,预测判断环形坯料的尺寸、形状和温度是否与计划相符。若环形坯料变形与预定计划相符,则智能轴向-径向轧环机继续按计划轧制;若环形坯料的变形与预定计划不符,则第二智能决策系统会根据第二测量装置反馈的数据对环形坯料的变形进行预测,并适当调整智能轴向-径向轧环机的控制参数(芯辊、锥辊的进给速度和导向辊的作用力及位移),以使环形坯料轧制合格。当环件尺寸合格时,轧环机停止轧制。该过程有利于环形坯料成形,从而将大型环形锻件的轧制合格率控制在95%以上。
作为一种可选的实施方式,步骤S8之后,还包括步骤S9:对所述加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷(折叠、夹皮、外部裂纹)和内部缺陷(孔洞、粗晶、混晶、微裂纹)。
为了使本领域技术人员更清楚地了解质量检测的流程,参阅图8,步骤S9具体包括:
步骤S9.1:检测加工完成的环形锻件的尺寸精度、形状精度和位置精度是否异常,得到第一检测结果;
如果所述第一检测结果不合格,则将所述环形锻件运送至不合格区17;
步骤S9.2:如果所述第一检测结果合格,则检测所述环形锻件的外部是否存在缺陷(折叠、夹皮、外部裂纹),得到第二检测结果;
如果所述第二检测结果不合格,则将所述环形锻件运送至不合格区17;
步骤S9.3:如果所述第二检测结果合格,则检测所述环形锻件的内部是否存在缺陷(孔洞、粗晶、混晶、微裂纹),得到第三检测结果;
如果所述第三检测结果不合格,则将所述环形锻件运送至不合格区17;
如果所述第三检测结果合格,则将所述环形锻件运送至仓库16。
本发明提供的一种环形锻件的智能生产方法实现了可连续生产不同类型、不同规格的环形锻件,有较高的柔性生产能力;并且通过检测环形锻件的生产温度、调整对环形锻件的制备参数,并进行后续的质量检测,大大提高了环形锻件的品质和合格率。
本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,包括:
自动下料机,所述自动下料机用于自动切割原料并自动输送切割后的原料;
所述自动下料机的后端设置自动加热炉,所述自动加热炉用于自动将所述切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
所述自动加热炉的后端设置多品种环形锻件轧制装备,所述多品种环形锻件轧制装备用于对所述加热后的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
所述多品种环形锻件轧制装备的后端设置液压胀形机,所述液压胀形机用于对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,得到胀形的环形锻件;
所述液压胀形机的后端设置热处理装置,所述热处理装置用于对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
所述热处理装置的后端设置车铣加工中心,所述车铣加工中心用于对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件;
所述自动下料机、所述自动加热炉、所述多品种环形锻件轧制装备、所述液压胀形机、所述热处理装置和所述车铣加工中心之间通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,所述多品种环形锻件轧制装备还包括热模锻压力机、再加热炉和智能轧环机;
所述热模锻压力机、所述再加热炉和所述智能轧环机之间通信连接;
所述热模锻压力机设置于所述自动加热炉的后端,所述热模锻压力机用于对加热后的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
所述再加热炉位于所述热模锻压力机和所述智能轧环机之间,所述再加热炉用于对锻压后的环形坯料加热至轧环指定温度,得到轧环指定温度的环形坯料;
所述智能轧环机设置于所述液压胀形机的前端,所述智能轧环机用于将所述轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
3.根据权利要求2所述的一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,所述智能轧环机还包括在线测量装置和智能决策装置;
所述在线测量装置用于对所述轧环指定温度的环形坯料的状态进行实时监测,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
所述智能决策装置用于根据所述监测结果预测所述轧环指定温度的环形坯料的变化轨迹,得到预测结果,根据所述预测结果调整所述智能轧环机的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
4.根据权利要求1所述的一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,在所述自动加热炉和所述多品种环形锻件轧制装备之间设置第一工业机器人;
在所述多品种环形锻件轧制装备和所述液压胀形机之间设置第二工业机器人;
在所述液压胀形机和所述热处理装置之间设置第三工业机器人;
在所述热处理装置和所述车铣加工中心之间设置第四工业机器人;
所述第一工业机器人用于检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则所述第一工业机器人将所述加热后的原料输送至所述多品种环形锻件轧制装备;否则所述第一工业机器人将所述加热后的原料输送至所述自动加热炉;
所述第二工业机器人用于将所述多种尺寸、多种类型的环形锻件输送至所述液压胀形机;
所述第三工业机器人用于将所述胀形的环形锻件输送至所述热处理装置;
所述第四工业机器人用于将所述热处理后的环形锻件输送至所述车铣加工中心。
5.根据权利要求2所述的一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,在所述热模锻压力机和所述智能轧环机之间设置锻压温度检测工业机器人;
所述锻压温度检测工业机器人用于检测所述锻压后的环形坯料的温度是否低于轧环指定温度;若所述锻压后的环形坯料的温度低于轧环指定温度,则所述锻压温度检测工业机器人将低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述再加热炉;否则所述锻压温度检测工业机器人将不低于轧环指定温度的环形坯料输送至所述智能轧环机。
6.根据权利要求1所述的一种环形锻件的智能生产系统,其特征在于,在所述车铣加工中心的后端设置质量检测系统;
所述质量检测系统包括质量检测装置、第五工业机器人和第六工业机器人;
所述第五工业机器人位于所述车铣加工中心和所述质量检测装置之间;
所述第五工业机器人用于将所述加工完成的环形锻件输送至所述质量检测装置;
所述质量检测装置用于对所述加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷和内部缺陷;
所述第六工业机器人用于将所述合格的环形锻件输送至仓库,将所述不合格的环形锻件输送至不合格区。
7.一种环形锻件的智能生产方法,其特征在于,包括:
对原料进行切割;
将切割后的原料加热至设定温度,得到加热后的原料;
检测所述加热后的原料的温度是否符合锻压制坯标准;
若所述加热后的原料的温度符合锻压制坯标准,则直接对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
若所述加热后的原料的温度不符合锻压制坯标准,则对不符合锻压制坯标准的原料进行再次加热,直到再次加热的原料的温度符合锻压制坯标准,才对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件;
对所述多种尺寸、多种类型的环形锻件进行胀形,得到胀形的环形锻件;
对所述胀形的环形锻件进行热处理,得到热处理后的环形锻件;
对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件。
8.根据权利要求7所述的一种环形锻件的智能生产方法,其特征在于,所述对符合标准的原料进行轧制,得到多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
对所述符合标准的原料进行锻压,得到锻压后的环形坯料;
判断所述锻压后的环形坯料的温度是否达到轧环指定温度;
若所述锻压后的环形坯料的温度达到轧环指定温度,则直接将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件;
若所述锻压后的环形坯料的温度没有达到轧环指定温度,则对没有达到轧环指定温度的环形坯料进行再次加热,直到再次加热的环形坯料的温度达到轧环指定温度,才将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件。
9.根据权利要求8所述的一种环形锻件的智能生产方法,其特征在于,所述将轧环指定温度的环形坯料轧制成直径为设定阈值的多种尺寸、多种类型的环形锻件,具体包括:
实时监测所述轧环指定温度的环形坯料的状态,得到监测结果,其中所述轧环指定温度的环形坯料的状态包括几何形状、轧制力能、环件长大速度和变形温度;
根据所述监测结果预测所述环形坯料的变化轨迹,得到预测结果;
根据所述预测结果调整智能轧环机的控制参数,其中所述控制参数包括所述智能轧环机中的芯辊的进给速度和导向辊的作用力及位移。
10.根据权利要求7所述的一种环形锻件的智能生产方法,其特征在于,在所述对所述热处理后的环形锻件进行机加工,得到加工完成的环形锻件之后,对所述加工完成的环形锻件的质量进行无损检测,得到合格的环形锻件和不合格的环形锻件;所述质量具体包括环形锻件的尺寸精度、形状精度、位置精度、外部缺陷和内部缺陷。
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