Прессовая установка

БРЕТЕН ОПИСАНИ ЛЬСТВ скийжногоель скк"Уралв,ССР 980 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Уральский электромеханичеинститут инженеров железнодоротранспорта и Научно-исследоватинститут тяжелого машиностроенПроизводственного объединениямаш(56) Авторское свидетельство СУ 1323412. кл. В 30 В 15/16, 1(54)(57) ПРЕССОВАЯ УСТАНОВКА по авт.св. М 1323412, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, д целью повышениякачества изделий, она снабжена нагревательной печью с датчиками температуры и устройством для правки изделий после закалки с установленнымина его входе сканирующими датчикамиконтроля качества изделий и установленными на выходе сканирующими датчиками контроля геометрических размеров иэделия, а система управленияснабжена дополнительными блокамиуправления нагревательной печью, закалочным устройством и устройствомдля правки проАилей, а также датчиками контроля качества изделий,установленными на выходе из пресса и из закалочного устройства, и датчиками контроля геометрических размеров изделий, установленными навходе в закалочное устройство, приэтом датчики температуры нагревательной печи соединены с блоком ееуправления, датчик контроля качестваизделий, установленный на выходе изпресса, соединен с блоками моделирования и адаптации, датчики контроля геометрических размеров и качества изделий, установленные на входе взакалочное устройство и выходе изнего, - с его же блоком управления,а сканирующие датчики контроля геометрических размеров и качества из-делий правильного устройства - сблоком управления этим устройством,причем выходы блока управления нагревательный печью соединены с ней иблоками моделирования и определениямеханических свойств прессуемых заготовок, выходы которых соединены с входами блока управления нагревательной печью, а выход блока управ-.ления электронагревательным устройством соединен с входом блока управ",за ления закалочным устройством, выходы которого соединены с последним ивходами блоков управления электрона-. Сф :гревательным и правильным устройства1 ми, а выходы блокауправления правильным устройством подключены к нем и к входу блока управления закалочныМ, устройством.Изобретение относится к обработкеметаллов давлением, точнее к установкам для прессования металлов и сплавов, и является дополнительным кизобретению по основному авт.св. Ф 1323412.Цель изобретения - повышение качества изделий.На чертеже показана блок-схемапредлагаемой прессовой установки.Установка содержит нагревательнуюпечь 1 с датчиками 2 температуры,пресс 3 с датчиком 4 скорости прессования, датчиками 5 и 6 температурына входе и выходе и датчиком 7 контроля качества изделий на выходе пресса 3, его исполнительные органы 8,электронагревательное устройство 9с датчиками 10 и 11 температуры наего входе и .выходе, закалочное устройство 12 с датчиком 13 контролягеометрических размеров изделий навходе и датчиком 14 контроля качества на выходе, правильное устройство15 изделий со сканирующим датчиком 16контроля качества и датчиком 17контроля геометрических размеров изделий и систему 18 управления, которая состоит из блока 19 управленияправильным устройством, блока 20управления закалочным устройством;блока 21 управления электронагревательным устройством, блока 22 адаптации, блока 23 моделирования, блока24 определения механических свойствпрессуемых заготовок, блока 25 управления исполнительными органами пресса, а также блока 26 управлениянагревательной 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 сзакалочным устройством 2, а также свходами блоков 19 и 22 управленияправильным и электронагревательнымустройствами, Блок 21 управления электронагревательным устройством имеетпять входов,. два из которых связаныс датчиками 10 и 11 температуры на 10 входе и выходе электронагревательного устройства, три других - сдатчиком 4 скорости прессования, свыходами блока 23 моделирования иблока 20 управления закалочным уст Г ройством, а два выхода соединены. сэлектронагревательным устройством 9и входом блока 20 управления закалочным устройством. Блок 22 адаптацииимеет пять входов, которые связаны 20 с датчиками 5 и 6 температуры навходе и выходе пресса, с датчиком 4скорости прессования, с датчиком 7контроля качества изделий на выходепресса и с выходом блока 23 модели рования, а выход соединен с однимиз входов блока 23 моделирования,шесть других входов которого связаныс датчиками 5 и 6 температуры навходе и выходе пресса, с датчиком 30 4 скорости прессования, с датчиком 7контроля качества изделий на выходепресса, с блоком 24 определения меха-,нических свойств прессуемых заготовок и с блоком 26 управления нагрева- З 5 тельной печью, а пять выходов связаныс входами блоков: 21 управленияэлектронагревательным устройством, 22адаптации, 25 управления исполнительными органами пресса, 24 определения 40 механических свойств прессуемых заготовок и 26 управления нагревательнойпечью. Блок 24 определения механических свойств прессуемых заготовокимеет пять входов, которые связаны с 45 датчиками 5 и 6 температуры на входеи выходе пресса, с датчиком 4 скорости прессования и с выходами блоков23 моделирования и 26 управления нагревательной печью, а два выхода свя заны с входами блоков 23 моделирования и 26 управления нагревательнойпечью. Блок 25 управления исполнительными органами пресса имеет двавхода, связанных с блоком 23 моделй 55 рования и датчиком положения исполнительных органов 8 пресса, а выходсвязан с исполнительными органами 8пресса. Блок 26 управления нагревательной печью имеет три входа, свя-дч - величина изменения скоростипрессования;р - величина перепада давленияв подводящей магистралии рабочем цилиндре пресса;ч - значение скорости прессования в данный момент времени;1(ч,лр) функция, вид которой определяется экспериментально.Окончательный, рабочий температур. ный режим нагрева заготовок перед 3 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 1нагревательной печью 1.Управление прессовой установкой осуществляют следующим образом.Вначале по известным средним значениям 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: ч(С )=ч,. +(ч-ч,) ехр(-АС ),где ч(С) - переменная во временискорость прессования;ч ч - скорости прессования наци стчальная и на стационарнойстадии процесса соответственно;А=Г( ,д ) - переменный параметр,зависящий от значения механических свойствидополнительно от темпера 35туры нагрева заготовок 0(вид функции Г определяютопытным или расчетнымпутем).Перед прессованием из каждой пар Отии заготовок, принадлежащих однойплавке, отбирают 5-6 заготовок, нагревают до одной и той же температуры и осуществляют опытное прессование. В процессе опытного прессования по результатам замера температу-.ры пресс-изделия на выходе прессаопределяют действительные механические свойства прессуемой партии заготовок (внутри партии механическиесвойства при постоянной температуренагрева заготовки изменяются незначительно). Действительные механические свойства каждой партии заготовокпри постоянной температуре их нагрева определяют по формуле, связывающей температуру изделия на выходепресса с основными технологическимипараметрами прессования (в,состав которых входят температура нагревазаготовки и ее механические свойства), которая имеет вид: В(С) = 8 - (О - 9 )ехр(ВС), (2) где 8(С) - температура пресс-изделия в любой момент временипрессования;В - температура нагрева заготовки;8 - температура изделия настационарной стадии процесса прессования; В =1( ) - переменный параметр, за"висящий от механическихсвойств заготовки с(вид Функции у зависит оттемпературы нагрева заготовки определяется опытным или расчетным путем).Полученные из выражения (2) значения механических свойств заготовкиподставляют 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 (состояниеповерхности, трещины и т.д,) контролируют датчики контроля качества пресс- изделий, 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: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 оптимальнойтемпературы нагрева прессуемых заго. товок) в процессе прессования оставшихся в данной партии заготовок осуществляют дополнительный подогрев изделий на выходе пресса до температуры 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, атакже 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 50 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 сдействительными 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"го устройства 12,После закалки все изделия, отвечающие техническим требованиям к качеству, поступают на правильное устройство 15, установленное на выходезакалочного устройства. При этомсканирующие датчики 16 контроля качества и 17 геометрических размеров,10 установленные на правильном устройстве, контролируют качество и возможные изменения геометрических размеровпресс-изделий, подвергаемых правке,Показания датчиков позволяют регули 15 ровать процесс правки (назначать иконтролировать необходимую величинудеформации и т.д,) и влияют на режимзакалки изделий.Система управления прессовой20 установкой работает следующим образом.Блок 23 моделирования вместе сблоком 26 управления нагревательнойпечью и с блоком 25 управления исполнительными органами пресса, получая2 от датчиков 4 - 7 данные о температуре заготовки и изделия, скоростипрессования, качестве изделий и положении исполнительных органов 8 прес 7 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 управлении закалочным устройством 10 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 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 40 диапазоне температур по длине прессуемого изделия (обеспечить изотермическое прессование с точностью до 5- 10 С), необходимом для закалки иэде 53 8лий непосредственно на столе пресса с помощью закалочного устройства 12. Блок 20 управления закалочным устройством 1 2, имея от датчика 1 3 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 устройствбм 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, следовательноэФфективность использования прессовой установки,1359153 РжЯ Огк Ю Составитель А. Куровичаковская Техред М,Дидык Корректор В.Гирняк актор 2 ноеР ак ретении и 35, Раушс 4 я наб.,роиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная аж 5 б 4ударственного Тир БНИИПИ Гос по делам и 113035, Москва, Подомитетаоткрытий