曲軸是發(fā)動機(jī)動力產(chǎn)生和輸出的最重要的部件,曲軸鍛造產(chǎn)品日益增長的需求及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升,與相對落后的生產(chǎn)現(xiàn)狀是我國曲軸鍛造的一個矛盾,亟待進(jìn)行數(shù)字化智能化的提升。本文分析研究了曲軸鍛造成形的工藝、主輔機(jī)設(shè)備、鍛造生產(chǎn)的特點與難點,建立了適合曲軸鍛造生產(chǎn)的智能鍛造系統(tǒng),并構(gòu)建出智能控制系統(tǒng)的集成架構(gòu)和各部分的組成與功能。在此基礎(chǔ)上,通過三維數(shù)值模擬方法對典型曲軸鍛造成形工藝和模具型腔進(jìn)行分析,開發(fā)出了曲軸鍛造智能感知與檢測技術(shù),研究了曲軸鍛件質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù),并對曲軸鍛件質(zhì)量進(jìn)行了分析與評價。曲軸智能鍛造系統(tǒng)可以分為四個層級結(jié)構(gòu),即曲軸鍛造自動化生產(chǎn)線及相關(guān)鍛造成套技術(shù)與設(shè)備、曲軸鍛造智能化感知與在線檢測裝備、曲軸鍛造生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、曲軸鍛造生產(chǎn)專家系統(tǒng)。智能制造是個系統(tǒng)工程,不同層級之間會有許多交叉和關(guān)聯(lián)。遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)是獨(dú)立于四個層級之外的部分,利用該功能,可以遠(yuǎn)程進(jìn)入智能總線控制系統(tǒng)、MES系統(tǒng)和專家系統(tǒng),查詢問題并對系統(tǒng)進(jìn)行升級維護(hù)。曲軸鍛造智能系統(tǒng)的控制和執(zhí)行部分包括智能總線控制系統(tǒng)、冗余安全檢測控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)和專家系統(tǒng)。要實現(xiàn)智能鍛造主體生產(chǎn)線中各設(shè)備協(xié)調(diào)、高效、低能耗、高質(zhì)量、智能化運(yùn)轉(zhuǎn),就需要依靠控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行控制、協(xié)調(diào)、智能調(diào)動。對曲軸鍛造成形模擬進(jìn)行了研究,重點分析研究成形困難區(qū)域以及對模具磨損的影響,將曲軸鍛造不同階段的金屬流動特點、應(yīng)力和應(yīng)變、模具磨損等問題的分析結(jié)果反饋給控制系統(tǒng),可以對曲軸鍛造的智能化制造過程進(jìn)行自適應(yīng)控制。對曲軸鍛造參數(shù)的特點及分類進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,可以將曲軸鍛造參數(shù)分為工藝參數(shù)、生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)和工藝結(jié)果參數(shù)三大類。工藝參數(shù)在實際生產(chǎn)時會有偏差,需要檢測并進(jìn)行校正;生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)可以實時反映生產(chǎn)和設(shè)備是否處于正常狀態(tài),同時也是專家系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的基礎(chǔ);工藝結(jié)果參數(shù)直接反映了產(chǎn)品質(zhì)量,是質(zhì)量追溯的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)鍛造生產(chǎn)流程和所涉及到的主、輔機(jī)設(shè)備對曲軸鍛造智能檢測系統(tǒng)的檢測點分布和配置進(jìn)行了設(shè)計和系統(tǒng)研究,包括:原材料檢測、溫度檢測、位置精度檢測、模具磨損檢測、設(shè)備力檢測、安全檢測、尺寸和性能檢測等七個方面。著重研究了視覺識別技術(shù)在高溫高熱高污染鍛壓生產(chǎn)中的應(yīng)用,通過視覺識別對壓力機(jī)上的鍛件位置和形態(tài)進(jìn)行檢測,從而實現(xiàn)對鍛造工藝流程和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,并在故障時報警以便及時工干預(yù),是保證智能鍛造生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。通過對模具溫升機(jī)理進(jìn)行分析計算,結(jié)合曲軸鍛造成形模擬的材料流動特點和模具磨損情況,設(shè)計出仿形噴頭,并研究出最優(yōu)水氣配比,達(dá)到了良好的冷卻潤滑效果,使模具的使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量得到了較大幅度的提高。對高溫棒料氧化皮的產(chǎn)生和危害進(jìn)行了分析,除鱗裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計壓力16MPa,通過油缸壓力和速度控制除鱗噴嘴出口水壓4MPa,采用高壓小流量的壓力水以15度的角度噴射到棒料表面進(jìn)行氧化皮清除,氧化皮清除效率可達(dá)到95%以上。分析了鍛件質(zhì)量追溯的重要性,研究了通過建立鍛件的質(zhì)量檔案,虛擬編碼技術(shù)及工位綁定技術(shù)實現(xiàn)曲軸鍛件質(zhì)量追溯的方法;通過光學(xué)顯微鏡和透射電鏡對典型鍛件的組織性能進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,經(jīng)鍛造成形和冷卻后,曲軸的組織和性能均得到較小提升,組織性能的分析結(jié)果是質(zhì)量追溯的一個重要檢測環(huán)節(jié),也是檢驗智能鍛造系統(tǒng)的重要指標(biāo)。
【學(xué)位單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG316
【部分圖文】：

北京科技大學(xué)博土學(xué)位論文象特性復(fù)雜的控制任務(wù)時遇到困難；（３）定性、段丨Ｍ臨著數(shù)學(xué)處理的閑難。逡逑問題，控制科學(xué)界多年來一直在探索新的概就在這樣的背景下產(chǎn)生了。逡逑系統(tǒng)應(yīng)具有仿人的功能（學(xué)習(xí)和推理）：能適多種信息以減少不確定性，能以安全和可靠行控制的動作，獲取系統(tǒng)總體上最優(yōu)或次優(yōu)多學(xué)科的交叉，＂Ｊ■以看作是人工智能、自動控相廳結(jié)介的產(chǎn)物。其，１個基本要素是：智能。逡逑

逡逑圖２－２智能制造的ＣＰＳ結(jié)構(gòu)逡逑ＨＴ＇ＣｔＲＪｌｌ逡逑〔）邐（邋ｍｉ邋）邐’？、〕邐／邋ｎｍｍ．）逡逑ｆ邐—ｉ邋！邋ｔＷＬ／ｆｆｔ邐，蝎，產(chǎn)廔Ｉｆ＊俞邐ｐ—４＾邋ｅｆ￡ｉｌｗ＊邋／逡逑Ｖ邐－＞＾！邋Ｓ邋ｉ邋＊邋ｊｒ邐ｎｒｒ！邐．－．ｊ邋Ｌ—－－邐－－邋－邋■＊！邋／邋，，叫[紓義�？邋傘产�}ｍｔｔ蛉漥邐＊雇＊＿曹＿邋丨ｊ邋邋邐邐逡逑／邋）邋１１邋（＊■邐邐邐逡逑‘＊邋NB’．多．．？．．？？？？ｈｉ鐮邐！邋｜邋Ｓ逡逑廣？？

本文編號：2834259