锻造程序快速生成系统开发及应用

王艳芳，赵兴龙，李树林

（太原重工轨道交通设备有限公司，山西 太原 030032）

精锻机是最先进的锻造设备之一，又称径向快速锻造机，由四个对称锤头对坯料进行高频率锻打的短冲程压力机。锻造尺寸主要靠锤头的运动和A、B 夹爪的运动实现。锻压时坯料由操作机的夹头送入锻压箱进行往复锻压。整个过程由CNC 自动控制，锻造程序通过人工导入实现，锻造程序由人工编制。太重精锻机锻造产品主要以小批量、多品种为主，工艺人员在编程时利用CAD 软件按工步进行，编程工作量较大，并且数据很多，在编程输入时容易输错，编制和审核人员投入的精力相对较多。

为了避免人为因素的影响，开发了精锻机程序快速编程系统，它是利用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出锻造程序菜单，通过拷贝到精锻机操作系统中，指挥精锻机锻造过程。据统计，工艺人员编制常规产品精锻机程序时，需要输入上百个字符，采用精锻程序快速生成系统编制程序时，只需在自动生成界面上输入10 个锻件的关键尺寸，即可快速生成锻造程序。因此实现了锻造程序快速生成的功能，不仅可以提高编制程序的效率，而且减小了手工编程的错误率，同时减少了编程人员的劳动强度。

本文主要以精锻机锻造程序为研究对象，通过前期跟踪统计，优化锻造程序。通过开发编程系统，实现常规形状锻件使用精锻机锻造时，锻造程序的快速生成的功能，并且利用编程系统生成的程序进行了车轴产品的试制。

1 跟踪锻造过程，优化锻造程序

1.1 调整锻造参数，优化锻造功率

在锻造过程中锻造功率较大，会直接影响精锻机寿命。为保证锻造过程中功率不超过上限，专门研究了锻造压下量与锻造功率关系，跟踪了车轴锻件各部位尺寸变化时锻造功率的变化，积累相关的数据，从而在编制精锻程序时设定合适的参数。（1）前期跟踪。以RD2 车轴为例，跟踪了RD2车轴锻造过程，在锻造不同部位的直径时，锻造功率也随之变化，跟踪了不同压下量的锻造功率，其中倒棱时锻造功率达到最大。（2）原因分析及改进措施。倒棱的压下量最大，因此精锻机锻造功率也是最大的，由于倒棱尺寸是一定的，所以考虑降低A 夹爪的速度，从而降低锻造功率；而滚圆、锻轮座时压下量较小，可以考虑提高A 夹爪的速度，进而提高锻造速度。

1.2 分析锻造程序，优化程序参数

（1）前期跟踪及发现问题。前期跟踪了多个品种的锻造过程，发现锻造过程中上料、下料及锻造过程衔接不紧凑，类似程序锻造节拍长短不一，普遍存在锻造节拍延长的不合理现象。

（2）原因分析及改进措施。不同产品的锻造程序由于编制人员的思维方式、编程习惯不同，导致各衔接阶段时长存在差异，为使锻造过程更加紧凑，在程序中增加UEXXX 的功能，从而缩短了锻造时间。针对上下料的衔接问题，调整出料信号M11 的位置，使车轴在锻造过程中能很好地衔接，进而可以有效提高锻造效率。

1.3 优化后程序验证

采用优化后的RD2 车轴锻造程序进行试锻，锻造节拍缩短了30 秒，跟踪了首5 件车轴锻件的尺寸、表面质量和弯曲度，检测结果符合工艺要求。因而可以按照优化后的锻造程序进行批量生产。

2 固化锻造程序的变量参数

2.1 识别锻造程序中的关键参数

识别精锻机程序内容与常规车轴锻件尺寸相关的关键参数，其中D1、D2、D3 是锻件各部位直径，L1、L2、L3、L4、L5 为锻件各部位长度，另外关键参数还包括轴坯方度L6 和长度L。

2.2 变量参数公式化

图1 为精锻机锻造程序的核心内容，程序中的加粗字体为与产品直接相关的变量，其它为不变量，采用CAD 按工步计算，将这些变量参数公式化，也就是说将这些变量参数采用锻件尺寸中的关键参数代替，具体公式如表1。

图1 精锻机锻造程序

表1 变量参数公式化

3 锻造程序快速生成系统开发

（1）利用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，成功开发了锻造程序快速生成系统。

（2）将锻件长度尺寸L1、L2、L3、L4、L5、直径尺寸D1、D2、D3、方坯规格L6 和方坯长度L 输入到快速生成程序界面中，点击“计算”，在“Forecast.exe”同一目录下，即可自动生成“test.txt”、“result.txt”、“result.doc”文件，其中“result.txt”、“result.doc”为输出格式的数据，程序按格式输出，精锻机程序采用的格式为“result.txt”；“test.txt”为测试所用数据，程序计算生成。

（3）锻造程序生成后，将“result.txt”中的程序拷贝到锻造程序菜单中，然后将程序拷贝带精锻机操作系统中，最终实现精锻机锻造车轴的目的。

（4）验证锻造程序。以RD2 车轴为例，将RD2 车轴锻件各部位尺寸输入到快速生成程序界面中，点击“计算”，生成RD2 车轴精锻机锻造程序，采用生成的程序进行试锻，整个锻造过程没有异常，锻造的车轴锻件外形尺寸、表面质量等符合要求。因而生成的锻造程序是可行的。

4 结语

通过开发精锻机锻造程序快速生成系统，形成了一套完整的编程软件包，编制程序人员只需根据锻件图的要求，将变量输入到系统中，即可导出锻造程序。如此一来不仅节约了工艺人员编制锻造程序的时间，而且避免了参数设置错误造成的锻造废品，同时程序的生成不受人为因素的控制，工艺固化，程序模式一致，便于识别，能用于指导生产。这种快速编程方法实现了使用精锻机锻造常规车轴产品时，锻造程序快速生成的功能，大幅度降低了编程人员的劳动强度，有效提高精锻机锻造效率，实现产品质量稳定，产出均匀的目的。