一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法
2023-11-12 03:52:32 1
專利名稱：一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法
技術領域：
本發明屬於環件軋制加工領域，具體涉及一種軋制過程中環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法。
背景技術：
環件軋制生產中，由於下料誤差、加熱燒損以及制坯衝孔連皮誤差等的影響使得每個環件毛坯的重量都是不同的，毛坯的實際重量是圍繞著理想(設計)的環件毛坯重量而隨機波動的。環件毛坯體積誤差的隨機波動，對軋制環件的幾何精度有較大影響。當軋制過程中環件毛坯尺寸誤差過大將超出所設計環件幾何精度(內孔尺寸公差和外徑尺寸公差)要求範圍時，如沒有對毛坯進行在線稱量併合理分配軋制誤差而繼續軋制，則容易產生廢次品；當軋制過程中環件毛坯尺寸誤差過大已超出所設計環件幾何精度時，沒有對毛坯進行在線稱量及時停止軋制進行檢查而繼續軋制，則浪費了時間降低生產效率。
發明內容
本發明的目的在於提供一種降低軋制環件廢次品率的環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法。
本發明所述的環件重量在線稱量是指環件毛坯軋制過程中(即在線)以測量加計算的方法間接稱出環件毛坯重量。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法，其特徵在於它包括如下步驟1).計算實際環件毛坯軋制過程中外徑和壁厚關係根據環件軋制過程中體積不變條件可知環件軋制前的體積V0等於軋制中的體積V，V0=4(D02-d02)B0=4(D2-d2)B=V---(1)]]>式中，D0、d0、B0、H0分別為環件軋制前的毛坯外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，D、d、B、H分別為環件軋制中的外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，由環件幾何關係d＝D-2H對式(1)整理得D=V0B1H+H---(2)]]>採用閉式孔型軋制時，軋制中環件軸向尺寸B不變與軋制前環件毛坯軸向尺寸B0相等，具有理想尺寸的環件毛坯，其體積V0也一定，由此，當理想環件毛坯在軋制中某個瞬時外徑和壁厚達到特定尺寸(特定尺寸為軋制過程中在環件毛坯至鍛件的尺寸範圍內隨機選擇的一個尺寸)D＝Dc，H＝Hc時，由式(2)可得，理想環件毛坯軋制中的特定尺寸Dc與Hc的關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(3)]]>式中，Dc和Hc分別為選定的特定尺寸理想環件毛坯外徑和壁厚；若環件軋制用環件毛坯由於下料、加熱燒損、制坯因素的影響，使得實際軋制用環件毛坯體積偏離理想環件毛坯，則其軋制中的直徑和壁厚關係為D=V0B1H+H---(4)]]>式中，D′、H′和V0′分別為實際環件毛坯在軋制過程中的外徑、壁厚和體積；2).通過特定時刻在線測量特定外徑的實際環件毛坯壁厚，計算實際環件毛坯重量誤差通過軋制測量裝置，測量和記錄實際環件毛坯軋制中特定瞬時的外徑和壁厚，特定瞬時指實際環件外徑等於理想環件毛坯特定外徑的時刻即D′＝Dc′＝Dc，因為環件毛坯誤差，特定時刻實測環件壁厚不等於理想環件壁厚即H′＝Hc′≠Hc，由式(4)得實際環件毛坯在特定時刻的外徑和壁厚關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(5)]]>式中，Hc′為特定瞬時實測環件壁厚，B′為特定瞬時環件軸向尺寸；在閉式孔型軋制中，實際環件毛坯軸向尺寸保持不變即B′＝B，若環件材料密度為ρ，由式(3)和(5)可得實際環件毛坯重量誤差為W=V=BDc(Hc-Hc)(1-Hc+HcDc)---(6)]]>式中，ΔV為實際環件毛坯重量誤差；由式(6)可知，只要測量軋制中實際環件毛坯在特定外徑Dc時的壁厚Hc′，就可計算確定該實際環件毛坯的重量誤差；3).根據實際環件毛坯重量誤差計算確定實際環件鍛件(環件毛坯軋制後為環件鍛件)的尺寸誤差對於理想環件毛坯，其軋製成形的理想環件鍛件尺寸為外徑Df、內徑df、壁厚Hf、軸向尺寸Bf＝B，由式(2)得理想環件鍛件的幾何尺寸與體積關係為Df=V0B1Hf+Hf,df=Df-2Hf=V0Bf1Hf-Hf---(7)]]>實際環件毛坯的體積為V0′＝V0+ΔV，其軋製成形的實際鍛件尺寸為Df=V0+VB1Hf+Hf,df=V0+VB1Hf-Hf---(8)]]>式中，Df′和df′分別為實際環件鍛件的外徑和內徑；由式(7)、(8)相減得實際環件鍛件的尺寸誤差為
Df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf),df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf)---(9)]]>式中，ΔDf和Δdf分別為實際環件鍛件的外徑和內孔誤差；4).根據軋制環件鍛件的幾何精度要求，選擇其中一種尺寸公差分配方案作為環件軋制計算機控制系統的指令，在線實施環件鍛件尺寸公差的分配，軋制出相應的環件鍛件根據計算得出的實際環件鍛件的尺寸誤差，確定環件鍛件的幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案所對應的環件鍛件尺寸公差；幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案分為三種1)外徑無公差而內孔有公差；2)外徑有公差而內孔無公差；3)外徑和內孔都有公差；根據所述的三種公差分配方案計算對應的環件鍛件尺寸誤差如下(1)體積誤差分配到環件鍛件內孔這種情況是使實際環件鍛件的外徑等於理想環件鍛件的外徑，實際環件鍛件的體積誤差完全分配到實際環件鍛件的內孔；於是，式(9)中令ΔDf＝0，通過計算得到實際環件毛坯體積誤差分配到環件內孔時，環件鍛件內徑誤差為df=Df2-4V0(1+VV0)B-Df+2Hf---(10)]]>(2)體積誤差分配到環件鍛件外表面這種情況是使實際環件鍛件的內徑等於理想環件鍛件的內徑，環件的體積誤差完全分配到環件鍛件的外表面；於是，式(9)中令Δdf＝0，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件外表面時，環件鍛件內徑誤差為Df=df2+4V0(1+VV0)B-df-2Hf---(11)]]>(3)體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面(3.1)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚相等，這種情況是使實際環件鍛件的壁厚等於理想環件鍛件的壁厚，而將環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面；於是，式(9)中令Hf′＝Hf，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面時，環件鍛件直徑誤差為Df=VB1Hf,df=VB1Hf---(12)]]>(3.2)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚不相等，這種情況是給定環件鍛件的外徑許可偏差Δ1，即實際環件鍛件外徑為Df′＝Df+Δ1，代入公式(8)計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面並給定環件鍛件外徑許可偏差時，環件鍛件內徑偏差為
df=(Df+1)2-4(V0+V)B-Df+2Hf---(13).]]>本發明的有益效果是環件軋制過程中，通過特定時刻在線測量特定外徑的實際環件毛坯壁厚，可以在線計算確定該實際環件毛坯的重量誤差，然後根據實際環件毛坯重量誤差計算確定實際環件鍛件的尺寸誤差(內孔和外徑尺寸誤差)，最後計算確定各種尺寸公差分配方案對應的環件鍛件尺寸公差。從而根據軋制環件鍛件的幾何精度要求，選擇其中一種尺寸公差分配方案作為環件軋制計算機控制系統的指令，於是就可以在線實施環件尺寸公差的分配，軋制出相應的環件，能夠有效的控制軋制環件的幾何精度，降低軋制環件廢次品率。
具體實施例方式
一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法，它包括如下步驟1).計算實際環件毛坯軋制過程中外徑和壁厚關係根據環件軋制過程中體積不變條件可知環件軋制前的體積V0等於軋制中的體積V，V0=4(D02-d02)B0=4(D2-d2)B=V---(1)]]>式中，D0、d0、B0、H0分別為環件軋制前的毛坯外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，D、d、B、H分別為環件軋制中的外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，由環件幾何關係d＝D-2H對式(1)整理得D=V0B1H+H---(2)]]>採用閉式孔型軋制時，軋制中環件軸向尺寸B不變與軋制前環件毛坯軸向尺寸B0相等，具有理想尺寸的環件毛坯，其體積V0也一定，由此，當理想環件毛坯在軋制中某個瞬時外徑和壁厚達到特定尺寸(特定尺寸為軋制過程中在環件毛坯至鍛件的尺寸範圍內隨機選擇的一個尺寸)D＝Dc，H＝Hc時，由式(2)可得，理想環件毛坯軋制中的特定尺寸Dc與Hc的關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(3)]]>式中，Dc和Hc分別為選定的特定尺寸理想環件毛坯外徑和壁厚；若環件軋制用環件毛坯由於下料、加熱燒損、制坯因素的影響，使得實際軋制用環件毛坯體積偏離理想環件毛坯，則其軋制中的直徑和壁厚關係為D=V0B1H+H---(4)]]>式中，D′、H′和V0′分別為實際環件毛坯在軋制過程中的外徑、壁厚和體積；2).通過特定時刻在線測量特定外徑的實際環件毛坯壁厚，計算實際環件毛坯重量誤差通過軋制測量裝置，測量和記錄實際環件毛坯軋制中特定瞬時的外徑和壁厚，特定瞬時指實際環件外徑等於理想環件毛坯特定外徑的時刻即D′＝Dc′＝Dc，因為環件毛坯誤差，特定時刻實測環件壁厚不等於理想環件壁厚即H′＝Hc′≠Hc，由式(4)得實際環件毛坯在特定時刻的外徑和壁厚關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(5)]]>式中，Hc′為特定瞬時實測環件壁厚，B′為特定瞬時環件軸向尺寸；在閉式孔型軋制中，實際環件毛坯軸向尺寸保持不變即B′＝B，若環件材料密度為ρ，由式(3)和(5)可得實際環件毛坯重量誤差為W=V=BDc(Hc-Hc)(1-Hc+HcDc)---(6)]]>式中，ΔV為實際環件毛坯重量誤差；由式(6)可知，只要測量軋制中實際環件毛坯在特定外徑Dc時的壁厚Hc′，就可計算確定該實際環件毛坯的重量誤差；3).根據實際環件毛坯重量誤差計算確定實際環件鍛件(環件毛坯軋制後為環件鍛件)的尺寸誤差對於理想環件毛坯，其軋製成形的理想環件鍛件尺寸為外徑Df、內徑df、壁厚Hf、軸向尺寸Bf＝B，由式(2)得理想環件鍛件的幾何尺寸與體積關係為Df=V0B1Hf+Hf,df=Df-2Hf=V0Bf1Hf-Hf---(7)]]>實際環件毛坯的體積為V0′＝V0+ΔV，其軋製成形的實際鍛件尺寸為Df=V0+VB1Hf+Hf,df=V0+VB1Hf-Hf---(8)]]>式中，Df′和df′分別為實際環件鍛件的外徑和內徑；由式(7)、(8)相減得實際環件鍛件的尺寸誤差為Df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf),df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf)---(9)]]>式中，ΔDf和Δdf分別為實際環件鍛件的外徑和內孔誤差；4).根據軋制環件鍛件的幾何精度要求，選擇其中一種尺寸公差分配方案作為環件軋制計算機控制系統的指令，在線實施環件鍛件尺寸公差的分配，軋制出相應的環件鍛件根據計算得出的實際環件鍛件的尺寸誤差，確定環件鍛件的幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案所對應的環件鍛件尺寸公差；幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案分為三種1)外徑無公差而內孔有公差；2)外徑有公差而內孔無公差；3)外徑和內孔都有公差；根據所述的三種公差分配方案計算對應的環件鍛件尺寸誤差如下
(1)體積誤差分配到環件鍛件內孔這種情況是使實際環件鍛件的外徑等於理想環件鍛件的外徑，實際環件鍛件的體積誤差完全分配到實際環件鍛件的內孔；於是，式(9)中令ΔDf＝0，通過計算得到實際環件毛坯體積誤差分配到環件內孔時，環件鍛件內徑誤差為df=Df2-4V0(1+VV0)B-Df+2Hf---(10)]]>(2)體積誤差分配到環件鍛件外表面這種情況是使實際環件鍛件的內徑等於理想環件鍛件的內徑，環件的體積誤差完全分配到環件鍛件的外表面；於是，式(9)中令Δdf＝0，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件外表面時，環件鍛件內徑誤差為Df=df2+4V0(1+VV0)B-df-2Hf---(11)]]>(3)體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面(3.1)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚相等，這種情況是使實際環件鍛件的壁厚等於理想環件鍛件的壁厚，而將環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面；於是，式(9)中令Hf′＝Hf，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面時，環件鍛件直徑誤差為Df=VB1Hf,df=VB1Hf---(12)]]>(3.2)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚不相等，這種情況是給定環件鍛件的外徑許可偏差Δ1，即實際環件鍛件外徑為Df′＝Df+Δ1，代入公式(8)計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面並給定環件鍛件外徑許可偏差時，環件鍛件內徑偏差為df=(Df+2)2-4(V0+V)B-Df+2Hf---(13).]]>5)當軋制過程中環件毛坯尺寸誤差過大，已超出所要求的環件鍛件幾何精度時，停止軋制。
權利要求
1.一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法，其特徵在於它包括如下步驟1).計算實際環件毛坯軋制過程中外徑和壁厚關係根據環件軋制過程中體積不變條件可知環件軋制前的體積V0等於軋制中的體積V，V0=4(D02-d02)B0=4(D2-d2)B=V---(1)]]>式中，D0、d0、B0、H0分別為環件軋制前的毛坯外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，D、d、B、H分別為環件軋制中的外徑、內徑、軸向寬度和壁厚，由環件幾何關係d＝D-2H對式(1)整理得D=V0B1H+H---(2)]]>採用閉式孔型軋制時，軋制中環件軸向尺寸B不變與軋制前環件毛坯軸向尺寸B0相等，具有理想尺寸的環件毛坯，其體積V0也一定，由此，當理想環件毛坯在軋制中某個瞬時外徑和壁厚達到特定尺寸D＝Dc，H＝Hc時，由式(2)可得，理想環件毛坯軋制中的特定尺寸Dc與Hc的關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(3)]]>式中，Dc和Hc分別為選定的特定尺寸理想環件毛坯外徑和壁厚；所述特定尺寸為軋制過程中在環件毛坯至鍛件的尺寸範圍內隨機選擇的一個尺寸；若環件軋制用環件毛坯由於下料、加熱燒損、制坯因素的影響，使得實際軋制用環件毛坯體積偏離理想環件毛坯，則其軋制中的直徑和壁厚關係為D=V0B1H+H---(4)]]>式中，D′、H′和V0′分別為實際環件毛坯在軋制過程中的外徑、壁厚和體積；2).通過特定時刻在線測量特定外徑的實際環件毛坯壁厚，計算實際環件毛坯重量誤差通過軋制測量裝置，測量和記錄實際環件毛坯軋制中特定瞬時的外徑和壁厚，特定瞬時指實際環件外徑等於理想環件毛坯特定外徑的時刻即D′＝Dc′＝Dc，因為環件毛坯誤差，特定時刻實測環件壁厚不等於理想環件壁厚即H′＝Hc′≠Hc，由式(4)得實際環件毛坯在特定時刻的外徑和壁厚關係為Dc=V0B1Hc+Hc---(5)]]>式中，Hc′為特定瞬時實測環件壁厚，B′為特定瞬時環件軸向尺寸；在閉式孔型軋制中，實際環件毛坯軸向尺寸保持不變即B′＝B，若環件材料密度為ρ，由式(3)和(5)可得實際環件毛坯重量誤差為W=V=BDc(Hc-Hc)(1-Hc+HcDc)---(6)]]>式中，ΔV為實際環件毛坯重量誤差；由式(6)可知，只要測量軋制中實際環件毛坯在特定外徑Dc時的壁厚Hc′，就可計算確定該實際環件毛坯的重量誤差；3).根據實際環件毛坯重量誤差計算確定實際環件鍛件的尺寸誤差對於理想環件毛坯，其軋製成形的理想環件鍛件尺寸為外徑Df、內徑df、壁厚Hf、軸向尺寸Bf＝B，由式(2)得理想環件鍛件的幾何尺寸與體積關係為Df=V0B1Hf+Hf,]]>df=Df-2Hf=V0Bf1Hf-Hf---(7)]]>實際環件毛坯的體積為V0′＝V0+ΔV，其軋製成形的實際鍛件尺寸為Df=V0+VB1Hf+Hf,]]>df=V0+VB1Hf-Hf---(8)]]>式中，Df′和df′分別為實際環件鍛件的外徑和內徑；由式(7)、(8)相減得實際環件鍛件的尺寸誤差為Df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf),]]>df=Hf-Hf+V0B(1+VV0Hf-1Hf)---(9)]]>式中，ΔDf和Δdf分別為實際環件鍛件的外徑和內孔誤差；4).根據軋制環件鍛件的幾何精度要求，選擇其中一種尺寸公差分配方案作為環件軋制計算機控制系統的指令，在線實施環件鍛件尺寸公差的分配，軋制出相應的環件鍛件根據計算得出的實際環件鍛件的尺寸誤差，確定環件鍛件的幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案所對應的環件鍛件尺寸公差；幾何精度要求的各種尺寸公差分配方案分為三種1)外徑無公差而內孔有公差；2)外徑有公差而內孔無公差；3)外徑和內孔都有公差；根據所述的三種公差分配方案計算對應的環件鍛件尺寸誤差如下(1)體積誤差分配到環件鍛件內孔這種情況是使實際環件鍛件的外徑等於理想環件鍛件的外徑，實際環件鍛件的體積誤差完全分配到實際環件鍛件的內孔；於是，式(9)中令ΔDf＝0，通過計算得到實際環件毛坯體積誤差分配到環件內孔時，環件鍛件內徑誤差為df=Df2-4V0(1+VV0)B-Df+2Hf---(10)]]>(2)體積誤差分配到環件鍛件外表面這種情況是使實際環件鍛件的內徑等於理想環件鍛件的內徑，環件的體積誤差完全分配到環件鍛件的外表面；於是，式(9)中令Δdf＝0，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件外表面時，環件鍛件內徑誤差為Df=df2+4V0(1+VV0)B-df-2Hf---(11)]]>(3)體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面(3.1)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚相等，這種情況是使實際環件鍛件的壁厚等於理想環件鍛件的壁厚，而將環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件的內孔和外表面；於是，式(9)中令Hf′＝Hf，通過計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面時，環件鍛件直徑誤差為Df=VB1Hf,]]>df=VB1Hf---(12)]]>(3.2)實際環件鍛件與理想環件鍛件壁厚不相等，這種情況是給定環件鍛件的外徑許可偏差Δ1，即實際環件鍛件外徑為Df′＝Df+Δ1，代入公式(8)計算得到環件毛坯體積誤差分配到環件鍛件內孔和外表面並給定環件鍛件外徑許可偏差時，環件鍛件內徑偏差為df=(Df+1)2-4(V0+V)B-Df+2Hf---(13).]]>
全文摘要
本發明屬於環件軋制加工領域，具體涉及一種軋制過程中環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法。一種環件重量在線稱量和軋制偏差分配的方法，其特徵在於它包括如下步驟1)計算實際環件毛坯軋制過程中外徑和壁厚關係；2)通過特定時刻在線測量特定外徑的實際環件毛坯壁厚，計算實際環件毛坯重量誤差；3)根據實際環件毛坯重量誤差計算確定實際環件鍛件的尺寸誤差；4)根據軋制環件鍛件的幾何精度要求，選擇其中一種尺寸公差分配方案作為環件軋制計算機控制系統的指令，在線實施環件鍛件尺寸公差的分配，軋制出相應的環件鍛件。本發明能夠有效的控制軋制環件的幾何精度，降低軋制環件廢次品率。
文檔編號G05B15/02GK101053876SQ20071005221
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月21日 優先權日2007年5月21日
發明者華林, 趙玉民, 毛華傑, 錢東升 申請人:武漢理工大學