鍛造程序快速生成系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用

王艷芳，趙興龍，李樹林

（太原重工軌道交通設(shè)備有限公司，山西 太原 030032）

精鍛機(jī)是最先進(jìn)的鍛造設(shè)備之一，又稱徑向快速鍛造機(jī)，由四個(gè)對(duì)稱錘頭對(duì)坯料進(jìn)行高頻率鍛打的短沖程壓力機(jī)。鍛造尺寸主要靠錘頭的運(yùn)動(dòng)和A、B 夾爪的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。鍛壓時(shí)坯料由操作機(jī)的夾頭送入鍛壓箱進(jìn)行往復(fù)鍛壓。整個(gè)過程由CNC 自動(dòng)控制，鍛造程序通過人工導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)，鍛造程序由人工編制。太重精鍛機(jī)鍛造產(chǎn)品主要以小批量、多品種為主，工藝人員在編程時(shí)利用CAD 軟件按工步進(jìn)行，編程工作量較大，并且數(shù)據(jù)很多，在編程輸入時(shí)容易輸錯(cuò)，編制和審核人員投入的精力相對(duì)較多。

為了避免人為因素的影響，開發(fā)了精鍛機(jī)程序快速編程系統(tǒng)，它是利用數(shù)控語言，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及后置處理，編寫出鍛造程序菜單，通過拷貝到精鍛機(jī)操作系統(tǒng)中，指揮精鍛機(jī)鍛造過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工藝人員編制常規(guī)產(chǎn)品精鍛機(jī)程序時(shí)，需要輸入上百個(gè)字符，采用精鍛程序快速生成系統(tǒng)編制程序時(shí)，只需在自動(dòng)生成界面上輸入10 個(gè)鍛件的關(guān)鍵尺寸，即可快速生成鍛造程序。因此實(shí)現(xiàn)了鍛造程序快速生成的功能，不僅可以提高編制程序的效率，而且減小了手工編程的錯(cuò)誤率，同時(shí)減少了編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

本文主要以精鍛機(jī)鍛造程序?yàn)檠芯繉?duì)象，通過前期跟蹤統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化鍛造程序。通過開發(fā)編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)形狀鍛件使用精鍛機(jī)鍛造時(shí)，鍛造程序的快速生成的功能，并且利用編程系統(tǒng)生成的程序進(jìn)行了車軸產(chǎn)品的試制。

1 跟蹤鍛造過程，優(yōu)化鍛造程序

1.1 調(diào)整鍛造參數(shù)，優(yōu)化鍛造功率

在鍛造過程中鍛造功率較大，會(huì)直接影響精鍛機(jī)壽命。為保證鍛造過程中功率不超過上限，專門研究了鍛造壓下量與鍛造功率關(guān)系，跟蹤了車軸鍛件各部位尺寸變化時(shí)鍛造功率的變化，積累相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而在編制精鍛程序時(shí)設(shè)定合適的參數(shù)。（1）前期跟蹤。以RD2 車軸為例，跟蹤了RD2車軸鍛造過程，在鍛造不同部位的直徑時(shí)，鍛造功率也隨之變化，跟蹤了不同壓下量的鍛造功率，其中倒棱時(shí)鍛造功率達(dá)到最大。（2）原因分析及改進(jìn)措施。倒棱的壓下量最大，因此精鍛機(jī)鍛造功率也是最大的，由于倒棱尺寸是一定的，所以考慮降低A 夾爪的速度，從而降低鍛造功率；而滾圓、鍛輪座時(shí)壓下量較小，可以考慮提高A 夾爪的速度，進(jìn)而提高鍛造速度。

1.2 分析鍛造程序，優(yōu)化程序參數(shù)

（1）前期跟蹤及發(fā)現(xiàn)問題。前期跟蹤了多個(gè)品種的鍛造過程，發(fā)現(xiàn)鍛造過程中上料、下料及鍛造過程銜接不緊湊，類似程序鍛造節(jié)拍長(zhǎng)短不一，普遍存在鍛造節(jié)拍延長(zhǎng)的不合理現(xiàn)象。

（2）原因分析及改進(jìn)措施。不同產(chǎn)品的鍛造程序由于編制人員的思維方式、編程習(xí)慣不同，導(dǎo)致各銜接階段時(shí)長(zhǎng)存在差異，為使鍛造過程更加緊湊，在程序中增加UEXXX 的功能，從而縮短了鍛造時(shí)間。針對(duì)上下料的銜接問題，調(diào)整出料信號(hào)M11 的位置，使車軸在鍛造過程中能很好地銜接，進(jìn)而可以有效提高鍛造效率。

1.3 優(yōu)化后程序驗(yàn)證

采用優(yōu)化后的RD2 車軸鍛造程序進(jìn)行試鍛，鍛造節(jié)拍縮短了30 秒，跟蹤了首5 件車軸鍛件的尺寸、表面質(zhì)量和彎曲度，檢測(cè)結(jié)果符合工藝要求。因而可以按照優(yōu)化后的鍛造程序進(jìn)行批量生產(chǎn)。

2 固化鍛造程序的變量參數(shù)

2.1 識(shí)別鍛造程序中的關(guān)鍵參數(shù)

識(shí)別精鍛機(jī)程序內(nèi)容與常規(guī)車軸鍛件尺寸相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)，其中D1、D2、D3 是鍛件各部位直徑，L1、L2、L3、L4、L5 為鍛件各部位長(zhǎng)度，另外關(guān)鍵參數(shù)還包括軸坯方度L6 和長(zhǎng)度L。

2.2 變量參數(shù)公式化

圖1 為精鍛機(jī)鍛造程序的核心內(nèi)容，程序中的加粗字體為與產(chǎn)品直接相關(guān)的變量，其它為不變量，采用CAD 按工步計(jì)算，將這些變量參數(shù)公式化，也就是說將這些變量參數(shù)采用鍛件尺寸中的關(guān)鍵參數(shù)代替，具體公式如表1。

圖1 精鍛機(jī)鍛造程序

表1 變量參數(shù)公式化

3 鍛造程序快速生成系統(tǒng)開發(fā)

（1）利用數(shù)控語言，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及后置處理，成功開發(fā)了鍛造程序快速生成系統(tǒng)。

（2）將鍛件長(zhǎng)度尺寸L1、L2、L3、L4、L5、直徑尺寸D1、D2、D3、方坯規(guī)格L6 和方坯長(zhǎng)度L 輸入到快速生成程序界面中，點(diǎn)擊“計(jì)算”，在“Forecast.exe”同一目錄下，即可自動(dòng)生成“test.txt”、“result.txt”、“result.doc”文件，其中“result.txt”、“result.doc”為輸出格式的數(shù)據(jù)，程序按格式輸出，精鍛機(jī)程序采用的格式為“result.txt”；“test.txt”為測(cè)試所用數(shù)據(jù)，程序計(jì)算生成。

（3）鍛造程序生成后，將“result.txt”中的程序拷貝到鍛造程序菜單中，然后將程序拷貝帶精鍛機(jī)操作系統(tǒng)中，最終實(shí)現(xiàn)精鍛機(jī)鍛造車軸的目的。

（4）驗(yàn)證鍛造程序。以RD2 車軸為例，將RD2 車軸鍛件各部位尺寸輸入到快速生成程序界面中，點(diǎn)擊“計(jì)算”，生成RD2 車軸精鍛機(jī)鍛造程序，采用生成的程序進(jìn)行試鍛，整個(gè)鍛造過程沒有異常，鍛造的車軸鍛件外形尺寸、表面質(zhì)量等符合要求。因而生成的鍛造程序是可行的。

4 結(jié)語

通過開發(fā)精鍛機(jī)鍛造程序快速生成系統(tǒng)，形成了一套完整的編程軟件包，編制程序人員只需根據(jù)鍛件圖的要求，將變量輸入到系統(tǒng)中，即可導(dǎo)出鍛造程序。如此一來不僅節(jié)約了工藝人員編制鍛造程序的時(shí)間，而且避免了參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤造成的鍛造廢品，同時(shí)程序的生成不受人為因素的控制，工藝固化，程序模式一致，便于識(shí)別，能用于指導(dǎo)生產(chǎn)。這種快速編程方法實(shí)現(xiàn)了使用精鍛機(jī)鍛造常規(guī)車軸產(chǎn)品時(shí)，鍛造程序快速生成的功能，大幅度降低了編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高精鍛機(jī)鍛造效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)出均勻的目的。