一种智能锻造设备及其锻造方法与流程

本发明涉及机械加工设备及应用方法技术领域，特别是一种智能锻造设备及其锻造方法。

背景技术：

锻造设备是一种机械加工领域中使用较为常见的一种机构，工作时通过空气锤等作为动力对需要锻造的加热后部件进行热锻造。锻造设备锻造部件中，为了实现好的锻造效果一般要求锻造中对部件进行翻面(上下前后翻面)以使多个面都能得到锻造，达到更好的金属性能。

现有的技术中，对于锻造中部件的翻面一种是采用人工方式用夹具等对部件进行翻面，还有一种是通过电动机械设备夹具等对部件进行翻面锻造。人工夹取部件翻面存在费时费力，不利于提高工作效率，且会增加生产方人力成本支出的缺点。电动方式对部件进行翻面虽然一定程度上减轻了工作人员的劳动强度，但是仍然需要工作人员目视锻造的部件然后操作相应的控制电源开关对锻造的部件进行翻面，因此仍然会给工作人员带来不便，也不利于提高工作效率。基于上述，提供一种能实现全智能化被锻造部件翻面的锻造设备及锻造方法显得尤为必要。

技术实现要素：

为了克服现有锻造设备因结构所限，人工对锻造部件进行翻面存在费时费力，不利于提高工作效率，并会增加生产方人力成本支出的缺点，以及电动翻面同样存在给工作人员带来不便，不利于减轻工作人员劳动强度、不利于提高工作效率的弊端，本发明提供了基于采用空气锤作为锻造动力的锻造设备本体，锻造部件中能实现全智能化，全部过程不需要人工操作，能自动对部件前后上下依次翻面进行锻造，由此实现了给工作人员带来了便利、提高了工作效率，并减少了生产方人力成本支出的一种智能锻造设备及其锻造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能锻造设备，包括锻造设备本体、稳压电源；其特征在于还具有高度探测机构、翻面机构和控制电路；所述翻面机构有两套，每套翻面机构包括电动推杆式升降平台、电动丝杆直线滑台、电机减速机构和顶板；所述每套翻面机构中，电动丝杆直线滑台下端安装在电动推杆式升降平台的上端，电机减速机构安装在电动丝杆直线滑台的滑动块上端，顶板安装在电机减速机构的动力输出轴前；所述两套翻面机构的电动推杆式升降平台安装在锻造设备本体的锻造台两侧端；所述高度探测机构包括支撑架和光电开关，支撑架安装在锻造台一侧，光电开关安装在支撑架上端；所述光电开关电性串联在控制电路第一个信号输入端之间；所述锻造台其中一侧端一套翻面机构的顶板内力敏电阻电性串联在控制电路第二个信号输入端之间；所述控制电路的第一路控制电源输出端和锻造设备本体的电源输入端电性连接，控制电路的第二路控制电源输出端及第五路、第七路、第八路控制电源输出端和两套翻面机构的电动推杆式升降平台电源输入端分别电性连接；所述控制电路的第四路控制电源输出端和两套翻面机构的电机减速机构电源输入端分别电性连接；所述控制电路的第三路控制电源输出端及第六路控制电源输出端和两套翻面机构的电动丝杆直线滑台电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述两套翻面机构的顶板之间的间距大于锻造台的宽度，并大于锻造部件的宽度。

进一步地，所述两套翻面机构中，锻造台另一侧端另一套翻面机构的顶板是金属块，锻造台其中一侧端翻面机构的顶板包括固定板、活动板、力敏电阻，固定板和电机减速机构的动力输出轴安装在一起，力敏电阻安装在固定板侧部，活动板和固定板活动安装在一起。

进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述高度探测机构的支撑架高度低于顶板向下运动到止点高度，光电开关的探测头朝向锻造台，光电开关是pnp型红外线光电开关。

进一步地，所述控制电路包括单片机模块、继电器、npn三极管，其间电性连接，单片机模块的电源输入两端和第二只继电器、第四只继电器、第五只继电器、第六只继电器、第七只继电器、第八只继电器的两个控制电源输入端分别连接，单片机模块的第一个电源输出端、第二个电源输出端、第四个电源输出端、第五个电源输出端、第六个电源输出端电源输出端、第七个电源输出端、第八个电源输出端电源输出端分别和第一只继电器、第二只继电器、第四只继电器、第五只继电器、第六只继电器、第七只继电器、第八只继电器的电源输入两端连接，单片机第三个电源输出端正极和第三只继电器正极电源输入端及正极控制电源输入端连接，继电器负极电源输入端和npn三极管集电极连接，npn三极管发射极和单片机模块负极电源输入端、继电器负极控制电源输入端连接。

一种智能锻造设备的锻造方法，其特征在于包括如下步骤；步骤a：控制电路控制锻造设备本体对位于锻造台上的部件进行锻造；步骤b：控制电路控制两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台上升一定高度，并控制两套翻面机构的电动直线丝杆滑台带动电机减速机构向内侧端运动靠近锻造后部件两侧：步骤c：控制电路控制两套翻面机构的顶板顶住锻造部件的两侧，力敏电阻对作用力进行检测，顶板两侧充分接触锻造部件两侧后两套翻面机构的电动直线丝杆滑台停止工作：步骤d：控制电路再次控制两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台上升一定高度，锻造部件和锻造台上拉开间距，然后控制电路控制两套翻面机构的电机减速机构得电工作一段时间，带动锻造部件翻面；步骤e：控制电路控制两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台下降一定高度，在光电开关作用下，锻造部件接触锻造台后，电动推杆式升降平台停止运动：步骤f：控制电路控制两套翻面机构的电动直线丝杆滑台带动电机减速机构向外侧端运动和锻造部件两侧拉开间距，然后控制电路再次控制两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台下降一定高度。

进一步地，所述步骤d中，两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台上升一定高度后，锻造设备本体的空气锤下端和锻造台上的锻造部件拉开间距，且间距大于锻造部件前后及上下宽度。

进一步地，所述步骤f中，两套翻面机构的电动推杆式升降平台带动电动直线丝杆滑台下降一定高度后，电动推杆式升降平台的上端处于初始位置，为下次对锻造部件翻面做好准备。

本发明有益效果是：本发明基于采用空气锤作为锻造动力的锻造设备本体，锻造设备本体其他工作锻造部件原理、过程和现有锻造设备完全一致。本发明锻造部件中能实现全智能化，全部过程不需要人工操作，在控制电路的控制作用下，两套翻面机构能依次对需要锻造的部件进行举升、翻面等，协同锻造设备本体自动工作，由于本发明能自动对部件前后上下依次翻面进行锻造，由此实现了给工作人员带来了便利、提高了工作效率，并减少了生产方人力成本支出。基于上述，本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2所示，一种智能锻造设备，包括采用空气锤作为锻造动力的锻造设备本体1、稳压电源2；还具有高度探测机构、翻面机构和控制电路3；所述翻面机构有两套，每套翻面机构包括电动推杆式升降平台41、电动丝杆直线滑台42、电机减速机构43和顶板44；所述每套翻面机构中，电动丝杆直线滑台42的下端中部横向经螺杆螺母安装在电动推杆式升降平台41的两根活塞杆上端，电机减速机构43横向经螺杆螺母安装在电动丝杆直线滑台42的滑动块上端，顶板44一侧中部经螺杆螺母安装在电机减速机构43的动力输出轴前；所述两套翻面机构的电动推杆式升降平台41的壳体下端分别经螺杆螺母面对面安装在锻造设备本体的锻造台101左右侧端，两套翻面机构的顶板44位于内侧且处于横向一条直线；所述高度探测机构包括支撑架51和光电开关52，支撑架51经螺杆螺母安装在锻造台101左侧端中部，光电开关52横向安装在支撑架51的上端；所述稳压电源2和控制电路3安装在电气控制箱内电路板上。

图1、2所示，两套翻面机构的顶板44之间的间距大于锻造台101宽度，并大于锻造部件的宽度。两套翻面机构中，锻造台右端其中一套翻面机构的顶板44是矩形金属块(左侧表面具有防滑齿)，锻造台左端一套翻面机构的顶板包括矩形固定板441、活动板442、力敏电阻443，固定板441左侧中部和电机减速机构43的动力输出轴安装在一起，力敏电阻443安装在一个电路板上，电路板左端安装在固定板441右侧中部、且力敏电阻443的应变片朝向右端，活动板442左侧四周焊接有四根轴杆444、固定板441的四周各有一个导向孔，固定板441四周四个导向孔分别套在四根轴杆444上，四根轴杆444左端位于固定板左侧分别安装有限位螺母，活动板442能沿轴杆444左右运动一定距离，活动板442右侧用螺杆螺母安装有一只外形和其一样大的耐热工程塑料板445(起到隔热作用，右侧表面具有防滑齿)。

图1、2所示，稳压电源a1是型号220v/24v/2kw的交流220v转直流24v开关电源模块成品；每套翻面机构电动推杆式升降平台m1n具有两根电动伸缩杆(工作电压直流24v)，两根电动伸缩杆前后分别安装在壳体内，两根电动伸缩杆的活塞杆位于壳体上端两个开孔外；电动丝杆直线滑台m3n、电机减速机构m1工作电压直流24v。高度探测机构的支撑架51高度低于顶板44向下运动到止点高度，光电开关52(a3)的探测头朝向锻造台右侧端中部，光电开关a3是pnp型红外线光电开关成品。控制电路包括单片机模块a2，继电器k1、k2、k5、k3、k4、k6、k7、k8，npn三极管q1，其间经电路板布线连接，单片机模块a2的电源输入两端1及2脚和第二只继电器k2、第四只继电器k3、第五只继电器k4、第六只继电器k6、第七只继电器k7、第八只继电器k8的两个控制电源输入端分别连接，单片机模块的第一个电源输出端3及2脚、第二个电源输出端4及2脚、第四个电源输出端6及2脚、第五个电源输出端8及2脚、第六个电源输出端电源输出端9及2脚、第七个电源输出端10及2脚、第八个电源输出端电源输出端11及2脚分别和第一只继电器k1、第二只继电器k2、第四只继电器k3、第五只继电器k4、第六只继电器k6、第七只继电器k7、第八只继电器k8的电源输入两端连接，单片机第三个电源输出端正极5脚和第三只继电器k5正极电源输入端及正极控制电源输入端连接，继电器k5负极电源输入端和npn三极管q1集电极连接，npn三极管q1发射极和单片机模块a2负极电源输入端2脚、继电器k5负极控制电源输入端连接。单片机模块a2是主控芯片为stm32f103c8t6的单片机模块成品，还可采用plc代替。光电开关a3是型号e3f-ds40的pnp型反射光电开关传感器成品，光电开关a3两个电源输入端1及2脚、一个高电平输出端3脚，工作时其左前端探测头的发射头直线发射出的红外光束被物品阻挡、探测头前端的接收头接收到后高电平输出端3脚不输出高电平，无物品阻挡时输出高电平；光电开关a3最远探测距离50cm。

图1、2所示，稳压电源a1的电源输入端1及2脚和交流220v电源两极分别经导线连接。稳压电源a1的电源输出端3及4脚和控制电路的电源输入端单片机模块a2的1及2脚分别经导线连接。光电开关a3正极电源输入端1脚和单片机模块a2的8脚经导线连接。光电开关a3的负极电源输入端和单片机模块a2的负极电源输入端2脚经导线连接，光电开关a3的3脚和继电器k4正极电源输入端经导线连接。锻造台左端一套翻面机构的顶板内力敏电阻rt两个接线端经导线串联在单片机模块a2的5脚和npn三极管q1基极之间。控制电路的继电器k1三个控制电源输入端和380v交流电源分别经导线连接。控制电路的第一路控制电源输出端继电器k1三个常开触点端和锻造设备本体m的电源输入端经导线连接。控制电路的第二路电源输出端继电器k2两个常开触点端及第五路控制电源输出端继电器k4两个常开触点端和两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n正负及负正两极电源输入端分别经导线连接，控制电路的第七路电源输出端继电器k7两个常开触点端和两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n正负两极电源输入端分别经导线连接；控制电路的第四路控制电源输出端继电器k3两个常开触点端和两套翻面机构的电机减速机构m1正负两极电源输入端分别经导线连接。控制电路的第三路控制电源输出端继电器k5两个常闭触点端及第六路控制电源输出端继电器k6两个常开触点端和两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n正负及负正两极电源输入端分别经导线连接；控制电路的第八路电源输出端继电器k8两个常开触点端和两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n负正两极电源输入端分别经导线连接。

图1、2所示，220v交流电源进入稳压电源a1的1及2脚后，稳压电源a1在其内部电路作用下3及4脚会输出稳定的24v直流电源进入控制电路的电源输入端，于是，控制电路处于得电工作状态。控制电路得电工作后，单片机模块a2或plc在其内部编程作用下，其3、4、5、6、8、9、10、11脚会循环输出四次电源，对需要锻造的部件上下前后端进行翻面锻造。单片机模块a2得电后2脚先输出一定时间电源(比如输出1分钟电源)进入继电器k1正极电源输入端，于是，继电器k1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，锻造设备本体1的电机m得电工作，锻造设备本体1的空气锤一分钟时间内对部件进行锻造(锻造前和现有锻造方式一致，通过其他工具将部件放置在锻造台101上锻造；需要说明的是，本发明适用于两侧端接近平整的部件锻造)。单片机模块a2的3脚输出一分钟电源后停止输出电源，接着单片机模块a2的4脚输出一定时间电源(比如5秒钟)进入继电器k2正极电源输入端，于是继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n得电工作(正负两极得电)其活塞杆推动电动丝杆直线滑台m3n及电机减速机构、顶板等上升一定高度位于需要锻造部件的两侧端中部位置。

图1、2所示，单片机模块a2的4脚输出5秒钟电源后停止输出电源，接着单片机模块a2的5脚输出一定时间电源(比如6秒钟)进入继电器k5正极及控制电源输入端，于是单片机模块a2的5及2脚输出的电源经继电器k5两个控制电源输入端、两个常闭触点端进入两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n正负两极电源输入端，进而两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n得电工作(正负两极得电)其滑动块分别推动电机减速机构、顶板等向需要锻造部件的两侧端中部位置靠紧；实际情况下，当两只顶板没有接触需要锻造部件的两侧端时，由于活动板442没有接触锻造部件的左侧端，那么力敏电阻rt受力面受力很小电阻值很大，此刻单片机模块a2的5脚输出的12v电源正极经力敏电阻rt降压限流后进入npn三极管q1的基极电压低于0.7v，那么继电器k5继续保持失电状态其控制电源输入端和常闭触点端继续保持闭合，这样，单片机模块a2的5及2脚输出的电源继续进入两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n正负两极电源输入端，两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n继续得电工作，其滑动块分别继续推动电机减速机构、顶板等向需要锻造部件的两侧端中部位置靠紧。实际情况下，两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n得电工作，其滑动块分别继续推动电机减速机构、顶板等向需要锻造部件的两侧端中部位置靠紧后，两只顶板会接触需要锻造部件的两侧端，由于锻造台左端翻面机构的活动板442接触到锻造部件的左侧端，那么力敏电阻rt受力面受力会变大其电阻值变小，此刻单片机模块a2的5脚输出的12v电源正极经力敏电阻rt降压限流后进入npn三极管q1的基极电压高于0.7v，进而，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k5负极电源输入端，继电器k5得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，这样，单片机模块a2的5及2脚不再输出电源继续进入两套翻面机构的电动丝杆m3n的电源输入端，两套翻面机构的电动丝杆m3n不再推动顶板继续向锻造部件两侧靠紧。通过上述，本发明单片机模块a2的5脚输出电源的时间内，如果两套翻面机构的电动丝杆m3n(电动丝杆直线滑台m3n)推动顶板夹紧锻造部件后会自动停止工作，防止单片机模块a2的5脚输出电源的时间内、部件横向长度过长，两套翻面机构的电动丝杆m3n推动顶板向内侧运动距离过大受阻而损坏。

图1、2所示，单片机模块a2的5脚停止输出电源后，单片机模块a2的10脚输出一定时间电源(比如4秒钟)进入继电器k7正极电源输入端，于是继电器k7得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n再次得电工作(正负两极得电)其活塞杆继续推动电动丝杆直线滑台m3n及电机减速机构、顶板等上升一定高度(包括锻造部件)，保证需要锻造部件的下侧端和锻造台上间隔一定合适距离方便翻面。单片机模块a2的10脚停止输出电源后，单片机模块a2的6脚输出一定时间电源(比如4秒钟)进入继电器k3正极电源输入端，于是继电器k3得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而两套翻面机构的电机减速机构m1得电工作(正负两极得电)其动力输出轴带动顶板44转动一定角度，并带动需要锻造的部件前后上下端进行一次翻面(比如原来的前侧端翻面到上端面)。单片机模块a2的6脚停止输出电源后，单片机模块a2的8脚输出一定时间电源(比如9秒钟)进入继电器k4正极电源输入端，于是继电器k4得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n得电工作(负正两极得电)其活塞杆带动电动丝杆直线滑台m3n及电机减速机构、顶板、需要锻造的部件等下降一定高度，保证需要锻造部件的下侧端和锻造台上接触方便后续的锻造。实际情况下，锻造部件下降过程中，如果高度没有下降到位，部件不会阻挡光电开关a3的探测头，光电开关a3的3脚继续输出电源进入继电器k4正极电源输入端，于是继电器k4继续得电吸合其控制电源输入端和常开触点端继续闭合，这样，24v电源继续进入电动推杆式升降平台m1n的电源输入端，当电动推杆式升降平台m1n带动电机减速机构、顶板、需要锻造的部件等下降到一定高度，需要锻造部件的下侧端和锻造台上接触后，此刻锻造部件左侧端会阻断光电开关a3的探测头发射出的红外光束，进而光电开关a3的3脚停止输出高电平进入继电器k4正极电源输入端，继电器k4失电其控制电源输入端和常开触点端开路，电动推杆式升降平台m1n不再带动电机减速机构、顶板、需要锻造的部件等下降高度。通过上述，本发明能在锻造部件翻面后带动其下端接触锻造台，为下次锻造做好准备，并能防止电动推杆式升降平台m1n带动电机减速机构、顶板、需要锻造的部件等下降到高度过低接触锻造台后继续下行，造成电动推杆式升降平台m1n运行过低而损坏。

图1、2所示，单片机模块a2的8脚停止输出电源后，单片机模块a2的9脚输出一定时间电源(比如5秒钟)进入继电器k6正极电源输入端，于是继电器k6得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而24v电源进入两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n负正两极电源输入端，进而两套翻面机构的电动丝杆直线滑台m3n得电工作(负正两极得电)其滑动块分别带动电机减速机构、顶板等向需要锻造部件的两侧端中部位置外运动拉开间距；为锻造设备本体锻造做好准备。单片机模块a2的9脚停止输出电源后，单片机模块a2的11脚输出一定时间电源(比如5秒钟)进入继电器k8正极电源输入端，于是继电器k8得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而24v电源进入两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n负正两极电源输入端，两套翻面机构的电动推杆式升降平台m1n得电工作其活塞杆推动电动丝杆直线滑台m3n及电机减速机构、顶板等下降一定高度为下一次翻动锻造部件做好准备。单片机模块2的11脚停止输出电源后，单片机模块a2的3脚又会输出1分钟电源，进而锻造设备本体对此刻锻造部件的另一端面(锻造台上)进行锻造。和上述所有步骤完全一致，单片机模块a2或plc在其内部编程作用下，其3、4、5、6、8、9、10、11脚会循环输出四次电源，这样就能对需要锻造的部件上下前后端进行翻面锻造，四次循环输出电源后停止输出电源，那么就完成了部件的上下前后端面的锻造过程。本发明锻造部件中能实现全智能化，全部过程不需要人工操作，在控制电路的控制作用下，两套翻面机构能依次对需要锻造的部件进行举升、翻面等，协同锻造设备本体自动工作，由于本发明能自动对部件前后上下依次翻面进行锻造，由此实现了给工作人员带来了便利、提高了工作效率，并减少了生产方人力成本支出。继电器k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8是dc24v继电器；npn三极管q1型号是9013；力敏电阻rt型号ims-c04n。

以上显示和描述了本发明的主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。