锻件成形过程的在线监测与缺陷预测方法与流程

本发明涉及锻造加工在线监测，具体的说是锻件成形过程的在线监测与缺陷预测方法。

背景技术：

1、现有技术中，锻件成形质量监测通常围绕设备运行精度、温度控制、视觉识别或成形后检测展开，其能够对锻压过程的宏观状态进行评价，但对坯料金属在模具型腔内局部分区充填受阻、受压传递中断以及卸载回程后的异常残余受压缺少直接判别手段。近些年公开有效的中国专利文件中，cn120079801b公开了一种锻造件生产线的智能监测方法及系统，其通过获取锻造图像中的滑块区域和工作台区域，结合冲压平行度、压力值序列、滑块中心运动轨迹偏移量等信息评价冲压精度，并根据位置点的加权锻造质量判断缺陷点，从而提高锻造件生产线质量监测准确性。该方案侧重于冲压行程精度及锻造件表面位置点质量评价，对于模具分区之间的受压增长、受压传递以及局部受阻分区在暂停、回让、复压和卸载过程中的状态演变，仍难以形成面向折叠、夹皮、欠充满等缺陷来源的过程化预测依据。

2、现有技术中还公开了cn116274789b，其名称为一种锻造时金属流向实时智能调控方法及系统，该文件通过热模拟实验、有限元模拟和热锻实验获取成形物理数据，并由超声检测系统、测温系统以及压力机力位移传感器采集超声图像、温度场、成形力和位移等动态信号，再结合数字孪生系统重构温度场、预测金属塑性流动并决策局部加热方案和滑块运动速度。该类方案能够从多源数据融合和数字孪生角度改善金属流向调控，但其判断基础主要依赖模型重构、仿真预测和热力耦合参数，对于锻件实际压下过程中某一待充填分区是否因邻区先行受压而形成受阻、该受阻是否能够经低速复压释放、以及受阻分区在卸载回程中是否存在脱离迟后或残余受压，未给出直接的在线识别规则。

3、因此，现有锻件成形监测技术虽然能够对冲压精度、温度场、金属流向或表面缺陷进行识别，但在缺陷尚未完全显现时，缺少将滑块位移、压下保持状态、模具分区受压状态和卸载回程状态统一关联的在线预测机制。尤其在复杂型腔、深腔或局部阻流成形条件下，待充填区域可能先表现为受压集中、受压传递迟滞或卸载后残余接触，而传统检测往往需要依赖成形后外观检查、尺寸检测或经验判定，导致潜伏缺陷不能及时区分为可释放工艺波动或不可释放成形缺陷，进而影响工艺调整的及时性和缺陷预防的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供锻件成形过程的在线监测与缺陷预测方法，从而解决背景技术中所指出的部分弊端和不足。

2、本发明解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案：

3、在锻件成形中，控制器采集滑块位移、压下保持状态、模具分区受压状态和卸载回程状态，根据滑块继续压下时待充填分区的受压建立结果与相邻分区的受压增长结果，确定成形受阻分区；

4、对所述成形受阻分区先执行压下暂停或短程回让，再按预设复压速度执行低速复压，并在所述低速复压后采集所述成形受阻分区的受压恢复状态；

5、若所述成形受阻分区随所述低速复压形成受压扩展，则输出工艺波动信息，若所述成形受阻分区在预设保持时间窗内保留受压集中，则输出潜伏缺陷信息，若所述成形受阻分区在卸载回程中出现脱离迟后或残余受压，则输出成形缺陷预测信息。

6、进一步地，形成所述成形受阻分区后，所述控制器使滑块保持当前位置，并采集相邻分区向所述成形受阻分区的受压传递状态；若所述成形受阻分区在保持期间形成受压扩展，则归入可释放受阻状态，若所述相邻分区保持受压而所述成形受阻分区未形成受压扩展，则归入隔离受阻状态，并进入短程回让准备状态。

7、进一步地，执行所述短程回让时，所述控制器采集所述成形受阻分区与相邻分区的脱离接触先后关系；当所述成形受阻分区先于所述相邻分区脱离接触时，后续所述低速复压沿原压下方向进行，当所述成形受阻分区迟于所述相邻分区脱离接触时，将所述成形受阻分区保留为潜伏缺陷信息的来源分区。

8、进一步地，输出所述成形缺陷预测信息前，所述控制器对卸载回程中存在脱离迟后或残余受压的所述成形受阻分区执行低速再接触复核；若所述成形受阻分区早于相邻分区重新受压，则所述成形缺陷预测信息指向折叠类或夹皮类压入缺陷，若所述成形受阻分区迟于所述相邻分区重新受压，则所述成形缺陷预测信息指向欠充满缺陷。

9、进一步地，采集所述受压传递状态时，所述控制器分别记录相邻分区中靠近所述成形受阻分区一侧和远离所述成形受阻分区一侧的受压变化；若靠近一侧先减弱且所述成形受阻分区随后形成受压扩展，则将所述成形受阻分区归入边界可释放受阻状态，若远离一侧增强而靠近一侧未向所述成形受阻分区传递受压，则将所述成形受阻分区归入内阻隔离受阻状态。

10、进一步地，所述成形受阻分区归入可释放受阻状态后，所述控制器在低速复压前维持滑块当前位置至相邻分区的受压增长停止外移；若所述成形受阻分区在该期间保持受压扩展，则允许继续低速复压，若所述成形受阻分区的受压扩展停止且所述相邻分区的受压状态重新增强，则将所述成形受阻分区转入潜伏缺陷信息的来源分区。

11、进一步地，所述成形受阻分区归入隔离受阻状态后，所述控制器在触发短程回让前采集相邻分区的受压保持顺序；若两侧所述相邻分区均早于所述成形受阻分区进入稳定受压，则将所述成形受阻分区作为折叠压入来源分区，若一侧所述相邻分区保持受压，则将所述成形受阻分区作为偏充填来源分区。

12、进一步地，执行所述低速再接触复核时，所述控制器先使滑块接触至所述成形受阻分区出现初始受压后停止推进，再采集相邻分区是否随停止推进而接入受压；若所述相邻分区未接入受压且所述成形受阻分区保持单独受压，则将所述成形缺陷预测信息指向夹皮残留缺陷。

13、进一步地，所述成形受阻分区迟于相邻分区重新受压后，所述控制器继续执行小行程复压；若所述成形受阻分区在小行程复压中由迟后受压转为连续受压，则降低欠充满缺陷等级，若所述成形受阻分区在小行程复压后仍与所述相邻分区形成断续受压，则将所述成形缺陷预测信息指向深腔欠充满缺陷。

14、进一步地，所述成形受阻分区在小行程复压后仍与相邻分区形成断续受压时，所述控制器在断续受压的末次受压位置停止推进，并采集所述相邻分区在停止推进后的受压保持状态；若所述相邻分区保持受压而所述成形受阻分区转为空载，则将所述成形缺陷预测信息指向深腔底部欠充满缺陷，若所述成形受阻分区保持受压而所述相邻分区转为空载，则将所述成形缺陷预测信息指向深腔入口封堵缺陷。

15、本发明在锻件成形过程中，由控制器同步采集滑块位移、压下保持状态、模具分区受压状态和卸载回程状态，并根据滑块继续压下时待充填分区的受压建立结果与相邻分区的受压增长结果确定成形受阻分区，使缺陷预测不再仅依赖成形后检测或单一压力曲线，而是直接围绕模具分区间的受压传递关系识别局部充填异常来源。

16、本发明对成形受阻分区先执行压下暂停或短程回让，再按预设复压速度执行低速复压，并在低速复压后采集受压恢复状态。若受阻分区随低速复压形成受压扩展，则输出工艺波动信息；若在预设保持时间窗内保留受压集中，则输出潜伏缺陷信息，由此能够将可通过工艺缓释消除的临时受阻与可能形成实体缺陷的持续受阻相区分，提高在线判断的层级性和可干预性。

17、本发明进一步将卸载回程中的脱离迟后或残余受压作为成形缺陷预测信息的触发依据，使折叠、夹皮、欠充满等缺陷在锻件完全脱模或后续检测前即获得过程指向。该方式有利于控制器及时调整压下节奏、复压速度或后续工艺参数，减少缺陷件流入后道工序，提高锻件成形质量稳定性和缺陷预测准确性。