鍛造程序快速生成系統開發及應用

王艷芳，趙興龍，李樹林

（太原重工軌道交通設備有限公司，山西 太原 030032）

精鍛機是最先進的鍛造設備之一，又稱徑向快速鍛造機，由四個對稱錘頭對坯料進行高頻率鍛打的短沖程壓力機。鍛造尺寸主要靠錘頭的運動和A、B 夾爪的運動實現。鍛壓時坯料由操作機的夾頭送入鍛壓箱進行往復鍛壓。整個過程由CNC 自動控制，鍛造程序通過人工導入實現，鍛造程序由人工編制。太重精鍛機鍛造產品主要以小批量、多品種為主，工藝人員在編程時利用CAD 軟件按工步進行，編程工作量較大，并且數據很多，在編程輸入時容易輸錯，編制和審核人員投入的精力相對較多。

為了避免人為因素的影響，開發了精鍛機程序快速編程系統，它是利用數控語言，由計算機自動地進行數值計算及后置處理，編寫出鍛造程序菜單，通過拷貝到精鍛機操作系統中，指揮精鍛機鍛造過程。據統計，工藝人員編制常規產品精鍛機程序時，需要輸入上百個字符，采用精鍛程序快速生成系統編制程序時，只需在自動生成界面上輸入10 個鍛件的關鍵尺寸，即可快速生成鍛造程序。因此實現了鍛造程序快速生成的功能，不僅可以提高編制程序的效率，而且減小了手工編程的錯誤率，同時減少了編程人員的勞動強度。

本文主要以精鍛機鍛造程序為研究對象，通過前期跟蹤統計，優化鍛造程序。通過開發編程系統，實現常規形狀鍛件使用精鍛機鍛造時，鍛造程序的快速生成的功能，并且利用編程系統生成的程序進行了車軸產品的試制。

1 跟蹤鍛造過程，優化鍛造程序

1.1 調整鍛造參數，優化鍛造功率

在鍛造過程中鍛造功率較大，會直接影響精鍛機壽命。為保證鍛造過程中功率不超過上限，專門研究了鍛造壓下量與鍛造功率關系，跟蹤了車軸鍛件各部位尺寸變化時鍛造功率的變化，積累相關的數據，從而在編制精鍛程序時設定合適的參數。（1）前期跟蹤。以RD2 車軸為例，跟蹤了RD2車軸鍛造過程，在鍛造不同部位的直徑時，鍛造功率也隨之變化，跟蹤了不同壓下量的鍛造功率，其中倒棱時鍛造功率達到最大。（2）原因分析及改進措施。倒棱的壓下量最大，因此精鍛機鍛造功率也是最大的，由于倒棱尺寸是一定的，所以考慮降低A 夾爪的速度，從而降低鍛造功率；而滾圓、鍛輪座時壓下量較小，可以考慮提高A 夾爪的速度，進而提高鍛造速度。

1.2 分析鍛造程序，優化程序參數

（1）前期跟蹤及發現問題。前期跟蹤了多個品種的鍛造過程，發現鍛造過程中上料、下料及鍛造過程銜接不緊湊，類似程序鍛造節拍長短不一，普遍存在鍛造節拍延長的不合理現象。

（2）原因分析及改進措施。不同產品的鍛造程序由于編制人員的思維方式、編程習慣不同，導致各銜接階段時長存在差異，為使鍛造過程更加緊湊，在程序中增加UEXXX 的功能，從而縮短了鍛造時間。針對上下料的銜接問題，調整出料信號M11 的位置，使車軸在鍛造過程中能很好地銜接，進而可以有效提高鍛造效率。

1.3 優化后程序驗證

采用優化后的RD2 車軸鍛造程序進行試鍛，鍛造節拍縮短了30 秒，跟蹤了首5 件車軸鍛件的尺寸、表面質量和彎曲度，檢測結果符合工藝要求。因而可以按照優化后的鍛造程序進行批量生產。

2 固化鍛造程序的變量參數

2.1 識別鍛造程序中的關鍵參數

識別精鍛機程序內容與常規車軸鍛件尺寸相關的關鍵參數，其中D1、D2、D3 是鍛件各部位直徑，L1、L2、L3、L4、L5 為鍛件各部位長度，另外關鍵參數還包括軸坯方度L6 和長度L。

2.2 變量參數公式化

圖1 為精鍛機鍛造程序的核心內容，程序中的加粗字體為與產品直接相關的變量，其它為不變量，采用CAD 按工步計算，將這些變量參數公式化，也就是說將這些變量參數采用鍛件尺寸中的關鍵參數代替，具體公式如表1。

圖1 精鍛機鍛造程序

表1 變量參數公式化

3 鍛造程序快速生成系統開發

（1）利用數控語言，由計算機自動地進行數值計算及后置處理，成功開發了鍛造程序快速生成系統。

（2）將鍛件長度尺寸L1、L2、L3、L4、L5、直徑尺寸D1、D2、D3、方坯規格L6 和方坯長度L 輸入到快速生成程序界面中，點擊“計算”，在“Forecast.exe”同一目錄下，即可自動生成“test.txt”、“result.txt”、“result.doc”文件，其中“result.txt”、“result.doc”為輸出格式的數據，程序按格式輸出，精鍛機程序采用的格式為“result.txt”；“test.txt”為測試所用數據，程序計算生成。

（3）鍛造程序生成后，將“result.txt”中的程序拷貝到鍛造程序菜單中，然后將程序拷貝帶精鍛機操作系統中，最終實現精鍛機鍛造車軸的目的。

（4）驗證鍛造程序。以RD2 車軸為例，將RD2 車軸鍛件各部位尺寸輸入到快速生成程序界面中，點擊“計算”，生成RD2 車軸精鍛機鍛造程序，采用生成的程序進行試鍛，整個鍛造過程沒有異常，鍛造的車軸鍛件外形尺寸、表面質量等符合要求。因而生成的鍛造程序是可行的。

4 結語

通過開發精鍛機鍛造程序快速生成系統，形成了一套完整的編程軟件包，編制程序人員只需根據鍛件圖的要求，將變量輸入到系統中，即可導出鍛造程序。如此一來不僅節約了工藝人員編制鍛造程序的時間，而且避免了參數設置錯誤造成的鍛造廢品，同時程序的生成不受人為因素的控制，工藝固化，程序模式一致，便于識別，能用于指導生產。這種快速編程方法實現了使用精鍛機鍛造常規車軸產品時，鍛造程序快速生成的功能，大幅度降低了編程人員的勞動強度，有效提高精鍛機鍛造效率，實現產品質量穩定，產出均勻的目的。