一种基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法与流程

本发明涉及大型锻件锻造控制，具体而言，是一种基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法。

背景技术：

1、在大型装备制造领域，大型锻件的自由锻造成形是决定产品最终力学性能和几何尺寸的核心工序。在传统的大型锻压生产控制中，锻件尺寸的把控通常依赖于预设的固定压下程序或经验丰富的操作人员进行手动干预。由于大型坯料体积庞大且在加工时处于极高温度状态，行业内普遍采用的尺寸检验方式是在执行若干个锻压道次后暂停设备运行，由人工使用外部量具（如大型卡尺）对锻件的当前厚度进行离线测量，随后再根据人工测量得到的数据，重新评估并手动调整后续道次的压下参数，以此循环直至尺寸达标。

2、这种依赖阶段性停机测量的传统控制方式虽然能够满足大多数常规锻件的基本生产需求，但在追求高效率与高精度的现代工业应用中仍存在明显的局限性。一方面，大型锻件的热容量极大，频繁的停机测量操作不仅中断了连续的生产节奏，还会导致坯料在空气中暴漏的时间大幅增加，造成热量快速散失；一旦锻件温度低于允许的终锻温度，便不得不中断加工并重新回炉加热，这显著增加了能源消耗与时间成本。另一方面，大型液压设备在施加重载时必然会产生机械结构的弹性让步，且锻件自身在高温下的热胀冷缩程度也处于持续的动态变化之中，传统的离线、非连续测量方式很难捕捉并量化这些在加工瞬间发生的动态干涉因素，导致操作指令与实际成形效果之间始终存在滞后与偏差，限制了锻压尺寸精度的进一步提升。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法，解决现有大型锻压过程中依赖频繁停机测量导致生产连续性差、热量散失快，以及未充分考虑机械变形与动态温降导致尺寸控制存在滞后与偏差的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法，由计算机设备执行，包括以下步骤，

5、s1、对锻压设备活动横梁的行程检测装置进行绝对零点标定与多点校验；

6、s2、采集坯料的初始锻造温度与初始厚度，结合目标冷态厚度和材质牌号，换算得出热态目标厚度；

7、s3、依据所述初始厚度与所述热态目标厚度划分锻压道次，生成包含计划压下量与预期热态厚度的道次计划表；

8、s4、每一道次锻压前，驱动所述活动横梁下降判定接触位置以获取实际热态厚度，对比所述预期热态厚度修正计划压下量；

9、s5、结合所述修正后的计划压下量与计算获取的综合弹性补偿量，得出所述活动横梁的最终目标位置，驱动所述活动横梁下行至最终目标位置并保压；

10、s6、依据累积散热时长与锻件初始参数推算当前锻造温度，重新计算热膨胀修正系数从而动态调整剩余道次计划，循环执行直至达到热态目标厚度。

11、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s1具体包括：

12、在所述活动横梁的两侧分别设置行程传感器，驱动所述活动横梁下降至与下砧铁表面贴合，将两侧行程传感器的读数同步清零从而设定绝对零点；

13、在所述下砧铁表面放置已知厚度的标准量块，驱动所述活动横梁与所述标准量块接触，记录两侧行程传感器的读数并比对所述标准量块的已知厚度进行偏差校验；

14、在锻压过程中，采集两侧行程传感器的读数并计算算术平均值，将所述算术平均值作为行程检测装置的当前行程数据，补偿所述活动横梁倾斜带来的误差影响。

15、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s2具体包括：

16、分别测量所述坯料上表面、下表面以及侧面的多个温度值并计算算术平均值作为初始锻造温度；

17、分别测量所述坯料压下方向上的中心位置及两侧位置的厚度值并计算算术平均值作为初始厚度；

18、根据输入的所述材质牌号从预设数据库中匹配对应的线膨胀系数，利用所述初始锻造温度与预设室温的温度差以及所述线膨胀系数计算获得热膨胀修正系数；

19、将输入的所述目标冷态厚度与所述热膨胀修正系数相乘，得到热态目标厚度。

20、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s3具体包括：

21、根据所述初始厚度与所述热态目标厚度的差值计算总压下量；

22、按照剩余压下量所处的不同区间逐次设定单道次压下量，对于大于第一预设阈值的剩余压下量，采用第一压下比例计算单道次压下量；对于处于所述第一预设阈值与第二预设阈值之间的剩余压下量，采用第二压下比例计算单道次压下量；对于小于所述第二预设阈值的所述剩余压下量，限制单道次压下量并设定最小压下极限值，其中所述第一压下比例大于所述第二压下比例；

23、依据设定的各道次的单道次压下量依次推算对应的预期热态厚度，记录每一道次的计划压下量与预期热态厚度，生成道次计划表。

24、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s4具体包括：

25、以预设检测速度驱动所述活动横梁向坯料靠近，同步监测驱动装置输出的反馈压力；

26、将所述反馈压力首次超过预设的接触判定阈值所对应的所述行程检测装置的读数，记录为接触位置；

27、利用所述绝对零点至所述接触位置的距离减去上砧铁厚度与下砧铁厚度，获取实际热态厚度；

28、将所述实际热态厚度与当前道次对应的所述预期热态厚度进行比对，若偏差超出预设范围，则依据所述实际热态厚度，修正后续道次的计划压下量。

29、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s5中结合所述修正后的计划压下量与计算获取的综合弹性补偿量，得出所述活动横梁的最终目标位置的步骤，具体包括：

30、依据锻压设备的刚度特性曲线以及当前道次预估的锻压力，计算设备弹性变形补偿量；

31、依据所述坯料的材质参数以及当前道次修正后的计划压下量，估算锻件弹性回弹补偿量；

32、将所述设备弹性变形补偿量与所述锻件弹性回弹补偿量相加得到所述综合弹性补偿量；

33、将当前道次修正后的计划压下量与所述综合弹性补偿量同步叠加计算得出实际下行距离，进而得到活动横梁的最终目标位置。

34、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s5中驱动所述活动横梁下行至所述最终目标位置并保压的步骤，具体包括：

35、控制驱动装置使所述活动横梁以第一速度下行；

36、若所述行程检测装置读取的位置距离所述最终目标位置达到预设趋近距离，则控制所述驱动装置降低输出功率，使所述活动横梁以小于所述第一速度的第二速度减速趋近；

37、若到达所述最终目标位置，控制所述驱动装置停止下行并维持保压状态，使所述活动横梁在所述最终目标位置停留预设时间，随后控制所述驱动装置回程使所述活动横梁返回初始位置。

38、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：所述s6具体包括：

39、获取所述坯料的几何特征与质量参数作为锻件初始参数，统计坯料从出炉至当前道次执行时的已用时间作为累积散热时长；

40、将所述锻件初始参数与所述累积散热时长输入预设的时间温降估算模型，得出当前道次执行时的当前锻造温度；

41、依据所述当前锻造温度与预设室温的温度差以及对应的线膨胀系数，更新计算热膨胀修正系数，进而重新计算热态目标厚度；

42、依据重新计算得到的所述热态目标厚度与所述实际热态厚度，重新分配针对剩余压下量的计划压下量从而调整道次计划表。

43、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：若目标压下区域超出所述活动横梁单次压下覆盖范围：

44、将所述坯料划分为多个子锻压区域，基于所述初始厚度与所述热态目标厚度，所述子锻压区域分别建立对应的道次计划表；

45、控制所述锻压设备于不同的子锻压区域之间切换作业时，系统分别调用当前对应区域的道次计划表进行独立控制与修正，各子锻压区域的压下进度及修正数据分别独立更新。

46、作为本发明所述基于行程检测的大型锻件快速锻压尺寸控制方法的一种优选方案，其中：在循环执行所述道次计划表的过程中，若接收到所述坯料的空间位姿变动信号：

47、系统暂停执行当前的道次计划表；

48、驱动所述活动横梁下降重新判定所述接触位置，获取所述坯料在所述空间位姿变动后的实际热态厚度；

49、依据重新获取的所述实际热态厚度计算剩余压下量，按照单道次压下量划分规则更新当前对应的道次计划表，随后恢复锻压执行。

50、本发明有益效果为：通过在每一锻压道次前引入接触位置判定机制，可在线获取锻件的实际热态厚度，避免了传统停机测量导致的生产中断与热量快速散失，有效缩短了加工周期。同时，本方法在计算横梁下行位置时，同步叠加了设备弹性变形与锻件弹性回弹的综合补偿量，并构建了基于累积散热时长的动态温降模型，实现了热膨胀修正系数的实时更新与剩余道次计划的自动修正。这种动态闭环控制机制，有效克服了机械受力让步及热胀冷缩变化对尺寸的干扰，客观提升了大型锻件的生产连续性与最终冷态成形精度。