Прессовая установка

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<Ю 4 В 30 В 1" 26

ВСЙСбФОМ1" ;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1323412 (21) 3348858/25-27 (22) 28.10.81 (46) 15.12.87. Бюл.¹ 46 (71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта и Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения

Производственного объединения "УралMRm (72) Б.M.Готлиб, В.М.Баранчиков, M.À.Êàðàñåâ, В.M.Ñèíèöêèé, А.А.Вакулин и И.А.Добычин (53) 621.777.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1323412. кл. В 30 В 15/16, 1980. (54)(57) ПРЕССОВАЯ УСТАНОВКА по авт. св. № 1323412, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, д целью повышения

t качества изделий, она снабжена нагревательной печью с датчиками температуры и устройством для правки изделий после закалки с установленными на его входе сканирующими датчиками контроля качества изделий и установленными на выходе сканирующими датчиками контроля геометрических раз.меров иэделия, а система управления снабжена дополнительными блоками управления нагревательной печью, закалочным устройством и устройством для правки проАилей, а также датчиками контроля качества изделий, установленными на выходе из пресса

„,SU 1359153 A 2 и из закалочного устройства, и датчиками контроля геометрических размеров изделий, установленными на входе в закалочное устройство, при этом датчики температуры нагревательной печи соединены с блоком ее управления, датчик контроля качества изделий, установленный на выходе из пресса, соединен с блоками моделирования и адаптации, датчики контроля геометрических размеров и качества изделий, установленные на входе в закалочное устройство и выходе из него, — с его же блоком управления, а сканирующие датчики контроля геометрических размеров и качества из- а делий правильного устройства — с блоком управления этим устройством, причем выходы блока управления нагревательный печью соединены с ней и С, блоками моделирования и определения механических свойств прессуемых заготовок, выходы которых соединены с входами блока управления нагревательной печью, а выход блока управления электронагревательным устройством соединен с входом блока управ, ления закалочным устройством, выходы которого соединены с последним и входами блоков управления электрона-. С

:гревательным и правильным устройства

1 .ми, а выходы блока управления правильным устройством подключены к нем и к входу блока управления закалочныМ, устройством. М

1359153

Изобретение относится к обработке металлов давлением, точнее к установкам для прессования металлов и сплавов, и является дополнительным к изобретению по основному авт. св. Ф 1323412.

Цель изобретения — повышение качества изделий.

На чертеже показана блок-схема предлагаемой прессовой установки.

Установка содержит нагревательную печь 1 с датчиками 2 температуры, пресс 3 с датчиком 4 скорости прессования, датчиками 5 и 6 температуры на входе и выходе и датчиком 7 контроля качества изделий на выходе пресса 3, его исполнительные органы 8, электронагревательное устройство 9 с датчиками 10 и 11 температуры на

его входе и .выходе, закалочное устройство 12 с датчиком 13 контроля геометрических размеров изделий на входе и датчиком 14 контроля качества на выходе, правильное устройство

15 изделий со сканирующим датчиком 16 контроля качества и датчиком 17 контроля геометрических размеров изделий и систему 18 управления, которая состоит из блока 19 управления правильным устройством, блока 20 управления закалочным устройством; блока 21 управления электронагревательным устройством, блока 22 адаптации, блока 23 моделирования, блока

24 определения механических свойств прессуемых заготовок, блока 25 управления исполнительными органами пресса, а также блока 26 управления нагревательной печью.

Блок 19 управления правильным устройством имеет три входа, связанных со сканирующими датчиками контроля качества (16) и геометрических размеров (17) изделий, установленными на правильном устройстве, и с блоком, 20 управления закалочным устройством, а выходы соедииены с правильным устройством 15 и блоком 20 управления закалочным устройством. Блок 20 управления закалочным устройством имеет четыре входа, два из которых связаны с датчиками контроля геометрических размеров (13) и качества (14) изделий на входе и выходе закалочного устройства, два же других— с выходами блоков 19 и 21 управления правильным и электромагнитным устройствами, а три выхода соединены с закалочным устройством 12, а также с входами блоков 19 и 22 управления правильным и электронагревательным устройствами. Блок 21 управления электронагревательным устройством имеет пять входов,. два из которых связаны с датчиками 10 и ll температуры на

lð входе и выходе электронагревательного устройства, три других — с датчиком 4 скорости прессования, с выходами блока 23 моделирования и блока 20 управления закалочным уст1Г ройством, а два выхода соединены. с электронагревательным устройством 9 и входом блока 20 управления закалочным устройством. Блок 22 адаптации имеет пять входов, которые связаны

2р с датчиками 5 и 6 температуры на входе и выходе пресса, с датчиком 4 скорости прессования, с датчиком 7 контроля качества изделий на выходе пресса и с выходом блока 23 модели26 рования, а выход соединен с одним из -входов блока 23 моделирования, шесть других входов которого связаны с датчиками 5 и 6 температуры на входе и выходе пресса, с датчиком

30 4 скорости прессования, с датчиком 7 контроля качества изделий на выходе пресса, с блоком 24 определения меха-, нических свойств прессуемых заготовок и с блоком 26 управления нагрева-

З тельной печью, а пять выходов связаны с входами блоков: 21 управления электронагревательным устройством, 22 адаптации, 25 управления исполнительными органами пресса, 24 определения

4р механических свойств прессуемых заготовок и 26 управления нагревательной печью. Блок 24 определения механических свойств прессуемых заготовок имеет пять входов, которые связаны с

4б датчиками 5 и 6 температуры на входе и выходе пресса, с датчиком 4 скорости прессования и с выходами блоков

23 моделирования и 26 управления нагревательной печью, а два выхода свя60 заны с входами блоков 23 моделирования и 26 управления нагревательной печью. Блок 25 управления исполнительными органами пресса имеет два входа, связанных с блоком 23 моделй

66 рования и датчиком положения исполнительных органов 8 пресса, а выход связан с исполнительными органами 8 пресса. Блок 26 управления нагревательной печью имеет три входа, свя3 13591 занных с датчиками 2 температуры нагревательной печи 1, с выходами блоков 23 моделирования и 24 определения механических свойств прессуемых заготовок, а два выхода связаны с входом блока 23 моделирования и с

I нагревательной печью 1.

Управление прессовой установкой осуществляют следующим образом.

Вначале по известным средним зна- . чениям механических свойств равномерно нагретых прессуемых заготовок (действительные же механические свойства имеют значительный разброс относительно своих средних значений при переходе от одной партии заготовок к другой) определяют базовый закон изменения скорости прессования во времени (базовую модель процесса прессования, позволяющую осуществить изотермическое прессование), который имеет вид: () =v ; + (v„-у „) ехр (-At ), где ч(1) — переменная во времени скорость прессования;

v ч — скорости прессования нац ст чальная и на стационарной стадии процесса соответственно;

А=f(0,g ) — переменный параметр, зависящий от значения механических свойств и дополнительно от темпера35 туры нагрева заготовок 0 (вид функции f определяют опытным или расчетным путем).

Перед прессованием из каждой пар- 40 тии заготовок, принадлежащих одной плавке, отбирают 5-6 заготовок, нагревают до одной и той же температуры и осуществляют oIIbITHoe прессованне. В процессе опытного прессования по результатам замера температу-. ры пресс-изделия на выходе пресса определяют действительные механические свойства прессуемой партии заготовок (внутри партии механические свойства при постоянной температуре нагрева заготовки изменяются незначительно). Действительные механические свойства каждой партии заготовок при постоянной температуре их нагрева определяют по формуле, связывающей температуру изделия на выходе пресса с основными технологическими параметрами прессования (в .состав

53 которых входят температура нагрева заготовки и ее механические свойства), которая имеет вид:

8(t) = 8„— (΄— 9 )ехр(В1), (2) где (t) — температура пресс-изделия в любой момент времени прессования;

Â вЂ” температура нагрева заготовки;

8 — температура изделия на стационарной стадии про1 цесса прессования;

В =II () — переменный параметр, за" висящий от механических свойств заготовки (вид функции у зависит от температуры нагрева заготовки определяется опытным или расчетным путем).

Полученные из выражения (2) значения механических свойств заготовки подставляют в выражение (1) и корректируют таким образом модель процесса прессования (осуществляют адаптацию системы управления к меняющимся от партии к партии механическим свойствам и температуре нагрева прессуемых заготовок).

Качество изделий (состояние II0 верхности, трещины и т.д.) контролируют датчики контроля качества прессизделий, установленные на входе пресса, по показаниям которых также корректируют модель процесса прессования.

Сигналы об изменении скорости прессования поступают в блок,25 управления исполнительными органами пресса который управляет величиной открытия дроссельной заслонки исполнительных органов пресса по следующей зависимости:

dh = f(v, zp)zv, (3) где ah — перемещение дроссельной заслонки;

-д-к — величина изменения скорости прессования; р — величина перепада давления в подводящей магистрали и рабочем цилиндре пресса; ч - значение скорости прессования в данный момент времени;

f(v,др) --функция, вид которой определяется экспериментально.

Окончательный. рабочий температур. ный режим нагрева заготовок перед 1359153 прессованием в нагревательной печи назначают только после определения действительных механических свойств данной партии заготовок. Это позволяет максимально повысить производительность процесса прессования (оптимизировать модель процесса с целью получения изотермического прессования).

После оптимизации и адаптации модели процесса прессования (по результатам определения действительных механических свойств и оптимальной температуры нагрева прессуемых заготовок) в процессе прессования оставшихся в данной партии заготовок осуществляют дополнительный подогрев изделий на выходе пресса до темпера1 туры закалки, которая. всегда превышает температуру изделий на выходе пресса и не может быть -достигнута только изменением скорости прессования. Дополнительный нагрев осуществляют в электронагревательном устройстве 9, которое наряду с нагревом позволяет создать противодавление в процессе прессования, также благоприятно влияющее на качество изделий вследствие улучшения схемы напряженного состояния прессуемого материала.

Величину дополнительного нагрева определяют по разности температуры изделия на входе электронагревательного устройства 9 и температуры, необходимой для закалки данного изделия, а . также достижения уровня требуемых свойств закаливаемых изделий. При этом управление величиной дополнительного нагрева осуществляют одно временно (согласованно) с регулировкой температуры изделия, изменяя скорость прессования.

Нагретое до необходимой температуры закалки иэделие поступает в закалочное устройство 12, установленное на выходе из электронагревательного устройства 9, Закалку осуществляют в воде или любой другой среде, причем количество охлаждающей жидкости завйсит от геометрических размеров изделия, определяемых датчиком 13 контроля геометричеСких размеров изделия, установленным на входе закалочного устройства и связанным с блоком управления закалочным устройством. Качество закаленных иэделий контролируется датчиком 14 контроля качества, 30

55 са, осуществляют согласно зависимостям (1), (2) и (3) регулирование температуры изделия с целью получения изотермических условий прессования, изменяя скорость прессования, воздействуя на исполнительные органы пресса; за счет оптимальной температуры нагрева заготовок в нагревательной печи 1, назначаемой в соответствии с действительными механическими свойствами прессуемых заготовок, определяемыми в блоке 24 определения механических свойств, с помощью датчиков

2 температуры обеспечивается оптимальный нагрев прессуемых заготовок, что повышает эффективность процесса.

Блок 21 управления электронагревательным устройством 9, имея от датчиков 4,10 и 11 данные о скорости прессования и температуре пресс-изделий на входе и выходе электронагревательного устройства 9, осуществляет управление дополнительным нагревом изделий до температуры закалки (вторая ступень управления температурой пресс-изделия). При этом блок 21 управления электронагревательным устройством осуществляет связь с блоком

23 моделирования процесса прессования, получая от него сигналы об изустановленным на выходе из закалочно"

ro устройства 12.

После закалки все изделия, отвечающие техническим требованиям к качеству, поступают на правильное устройство 15, установленное на выходе закалочного устройства. При этом сканирующие датчики 16 контроля качества и 17 геометрических размеров, 10 установленные на правильном устройстве, контролируют качество и возможные изменения геометрических размеров пресс-изделий, подвергаемых правке, Показания датчиков позволяют регулировать процесс правки (назначать и контролировать необходимую величину деформации и т.д,) и влияют на режим закалки изделий.

Система управления прессовой

20 установкой работает следующим образом.

Блок 23 моделирования вместе с блоком 26 управления нагревательной печью и с блоком 25 управления исполнительными органами пресса, получая

2 от датчиков 4 — 7 данные о температуре заготовки и изделия, скорости прессования, качестве изделий и положении исполнительных органов 8 прес7 13591 менении скорости прессования. Такая связь повышает качество и надежность управления, так как обеспечивает возможность предвидения изменения скорости прессования и, кроме того, 5 дублирует работу датчика 4 скорости прессования в случае его отказа.

Связь же блока 21 управления электро,нагревательным устройством с блоком

20 управления закалочным устройством fO позволяет установить гибкую связь между дополнительным подогревом пресс-изделия и качеством его закалки. Блок 22 адаптации, имея от дат, чиков 5,6,4 и 7 данные о температуре 15 заготовки и пресс-изделия, скорости прессования и качестве изделий, а также данные о действительных механических свойствах заготовок при оптимальной температуре нагрева от блока 20

24 определения механических свойств прессуемых заготовок и от блока 26 управления нагревательной печью 1, осуществляет коррекцию блока 23 моделирования (закона изменения скорос- 25 ти прессования, осуществляемого по формуле (1), согласно выражению (2)

Работа блока 22 адаптации и блоков

24 определения механических свойств прессуемых заготовок и 26 управления 30 .нагревательной печью позволяет построить эффективную систему управления процессом прессования, способную адаптироваться к изменению как механических свойств, так и температуры нагрева различных партий заготовок.

Такая система управления процессом прессования позволяет осуществить согласованное двухступенчатое регулирование температуры изделий в узком 4р диапазоне температур по длине прессуемого изделия (обеспечить изотермическое прессование с точностью до 510 С), необходимом для закалки иэде53 8 лий непосредственно на столе пресса с помощью закалочного устройства 12.

Блок 20 управления закалочным устройством 12, имея от датчика 13 данные о геометрических размерах пресс-изделия, управляет процессом закалки, регулируя расход охлаждающей жидкости и обеспечивая качественную закалку пресс-изделия, которая контролируется датчиком 14 контроля качества, установленным на выходе закалочного уст" ройства 12. Кроме того, блок 20 управления закалочным устройством связан с блоком 21 управления электронагревательным устройством, что повышает надежность работы закалочного устройства 12. Блок 19 управления правильным устройством, имея от датчиков 16 и 17 данные о качестве и геометрических размерах изделия в процессе правки, осуществляет управление режимом правки, при этом связь блока 19 с блоком 20 управления закалочным устройствдм обеспечивает качественную правку изделий в зависимости от качества их закалки.

Оптимальная температура нагрева заготовок перед прессованием, зависящая от уровня действительных механических свойств прессуемых заготовок, в сочетании с регулированием скорости прессования, закон которого дополнительно определяется температурой на грева прессуемых заготовок и показаниями качества иэделий на выходе пресса, а также взаимозависимый процесс дополнительного нагрева, закалки и правки изделий с контролем качества изделий после каждой техноло-; гической операции, начиная с процесса прессования, позволяют дополнительно повысить качество прессуемых иэделий, и, следовательно,,эффективность использования прессовой установки.

1359153 f6.14 Ir ®

Со ст авитель А. Кур ович

Редактор А.Маковская Техред М.Дидик Корректор В.Гирняк

Тираж 564 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Заказ 6423

Производственно-полиграфическое предприятие, r,Óæãîðîä, ул.Проектная,4