阅读说明：本技术 一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法 (Free forging device and method for annular forging ) 是由 金秀宇 胡建华 王传安 于 2020-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法,通过设置在升降机构带动下与环形锻件的最低点保持接触的接触板,使位于接触板上的距离检测机构能够对高度处于变化状态下的环形锻件的最低点到支撑机构底部之间的距离进行实时检测,再结合上锤砧到支撑机构底部的距离值、马棒到支撑机构底部的距离值,以及上锤砧到支撑机构底部的距离值,对处于加工状态下的环形锻件的内径和外径进行实时分析,因此,本发明提供的装置实现了在环形锻件处于被加工状态下,也能够对环形锻件的内、外径尺寸进行实时检测。(The invention discloses a device and a method for freely forging an annular forging piece, wherein a contact plate which is driven by a lifting mechanism and keeps in contact with the lowest point of the annular forging piece is arranged, so that a distance detection mechanism positioned on the contact plate can detect the distance between the lowest point of the annular forging piece with the height in a changing state and the bottom of a supporting mechanism in real time, and then the inner diameter and the outer diameter of the annular forging piece in a processing state are analyzed in real time by combining the distance value from an upper hammer anvil to the bottom of the supporting mechanism, the distance value from a horse bar to the bottom of the supporting mechanism and the distance value from the upper hammer anvil to the bottom of the supporting mechanism.)

一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法

技术领域

本发明属于锻件加工技术领域，具体涉及一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法。

背景技术

由于，回转支承是掘进机、挖掘机等工程机械的关键零部件，因此，回转支承的质量也决定了设备整机的产品质量。目前，回转支承的内外圈普遍采用环形锻件毛坯的方法进行加工制造，其中，环形锻件普遍采用轧制方法进行成型加工。但是，由于轧制设备芯辊强度的限制，重量与直径的比值过大的锻件需要过大轧制力，因此，在无法采用轧制方法成型时，会导致一些小环形件和大环形件的毛坯阶段采用自由锻方法成型。

常用的自由锻方法分为普通锤上锻造和数控压力机锤上锻造。其中，普通锤上锻造中所使用的设备仍要完全依赖人工控制，由于，其存在锻造力难以控制、变形量不均匀停锻温度无法保证等问题，因此，不但对操作人员的经验和操作技巧要求高，也容易导致锻件质量难以保证，不利于实现锻造生产车间的自动化和无人化生产。而通过数控压力机进行锻造，虽然可以实现上下砧面距离的精确控制，但是对于环形锻件的内外径尺寸和高度尺寸只能由工人进行目测或手工测量的方法进行控制，因此，在进行手工测量时需要暂停锻造设备，进而导致影响生产效率、提高生产成本、以及影响产品质量等问题。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法，解决了在处于被加工状态下的环形锻件的内、外径尺寸无法进行检测的问题。

本发明第一方面提供了一种用于环形锻件的自由锻造的装置，包括：

支撑机构，包括用于放置环形锻件的马棒；

接触机构，包括设在所述马棒下方的接触板、以及与所述接触板连接的升降机构，且所述接触板在所述升降机构的带动下与所述环形锻件的最低点保持接触；

距离检测机构，设在所述接触板上，用于检测所述环形锻件的最低点到所述支撑机构底部之间的距离。

进一步的，所述升降机构包括滑动组件和回弹组件，

所述滑动组件包括竖直设在所述支撑机构上的滑槽、以及设在所述接触板上并与所述滑槽滑动连接的滑动部；

所述回弹组件包括竖直设在所述滑槽内的导杆，以及套装在所述导杆外侧的弹簧，所述弹簧的一端与所述滑动部连接。

进一步的，所述支撑机构还包括下锤砧、以及设在所述下锤砧上的马架，所述马架用于支撑所述马棒的两端，所述滑槽设在所述马架的侧壁上，且所述接触板与所述下锤砧平行设置。

进一步的，所述马架上开设有用于与所述马棒连接的凹部。

进一步的，所述下锤砧与所述马架可拆卸连接。

进一步的，所述距离检测机构包括在所述接触板上分布设置的至少三个距离传感器、以及距离平均单元，所述距离平均单元用于将至少三个所述距离传感器检测的数值进行平均值处理，获得所述环形锻件的最低点到所述支撑机构底部之间的距离值。

进一步的，所述距离检测机构与尺寸检测模块连接，所述尺寸检测模块包括：

壁厚分析单元，用于根据上锤砧到所述支撑机构底部的距离值、以及所述马棒到所述支撑机构底部的距离值，分析所述环形锻件的壁厚；

外径分析单元，用于根据所述距离检测机构获得的距离值、以及所述上锤砧到所述支撑机构底部的距离值，分析所述环形锻件的外径；

内径分析单元，用于根据所述外径分析单元获得的所述环形锻件的外径、以及所述壁厚分析单元获得的壁厚，分析所述环形锻件的内径。

进一步的，至少三个所述距离传感器均设在所述滑动部上。

进一步的，所述马棒与所述环形锻件的接触面为弧面。

本发明第二方面提供了一种用于环形锻件的自由锻造的方法，包括：

将环形锻件放置在如上述所述的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的所述马棒上，并使所述环形锻件的最低点与所述接触板接触；

通过上锤砧对环形锻件加工，并根据所述上锤砧到所述支撑机构底部的距离值、以及所述马棒到所述支撑机构底部的距离值，分析所述环形锻件的壁厚；

根据所述距离检测机构检测的距离值、以及所述上锤砧到所述支撑机构底部的距离值，对所述环形锻件的外径进行实时检测；

根据所述环形锻件的外径、以及所述环形锻件的壁厚，对所述环形锻件的内径进行实时检测。

本发明提供的一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法，通过设置在升降机构带动下与环形锻件的最低点保持接触的接触板，使位于接触板上的距离检测机构能够对高度处于变化状态下的环形锻件的最低点到支撑机构底部之间的距离进行实时检测，再结合上锤砧到支撑机构底部的距离值、马棒到支撑机构底部的距离值，以及上锤砧到支撑机构底部的距离值，对处于加工状态下的环形锻件的内径和外径进行实时分析，因此，本发明提供的装置实现了在环形锻件处于被加工状态下也能够对环形锻件的内、外径尺寸进行实时检测。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明示例性实施例的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的结构示意图；

图2为本发明示例性实施例的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的主视图；

图3为本发明示例性实施例的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的A-A截面的剖视图；

图4为本发明示例性实施例的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的B-B截面的剖视图；

图5为本发明示例性实施例的升降机构的结构示意图；

图6为本发明示例性实施例的尺寸检测模块的连接示意图；

图7为本发明示例性实施例的一种用于环形锻件的自由锻造的方法的流程示意图。

图中：

1-支撑机构，101-马棒，102-下锤砧，103-马架，1011-弧面，1031-凹部；

2-接触机构，201-接触板，202-升降机构，2021-滑槽，2022-滑动部，2023-导杆，2024-弹簧；

3-环形锻件；

4-距离传感器；

5-上锤砧。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有技术中不能对处于被加工状态下的环形锻件的内、外径尺寸进行实时检测的问题，本发明提供了一种用于环形锻件的自由锻造的装置及方法。

本发明第一方面提供了一种用于环形锻件的自由锻造的装置，参见图1至4，包括支撑机构1、接触机构2和距离检测机构，支撑机构1包括用于放置环形锻件3的马棒101；接触机构2包括设在马棒101下方的接触板201、以及与接触板201连接的升降机构202，且接触板201在升降机构202的带动下与环形锻件3的最低点保持接触；距离检测机构设在接触板201上，用于检测环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离。

其中，距离检测机构检测其与支撑机构1底部之间的距离，并将此距离记为H，距离检测机构再对其与环形锻件3和接触板201之间的切线之间的距离进行检测，并将此距离记为C，则距离检测机构检测的环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离B＝H+C。

本发明通过设置在升降机构202带动下与环形锻件3的最低点保持接触的接触板201，使位于接触板201上的距离检测机构能够对高度处于变化状态下的环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离进行实时检测，再结合上锤砧5到支撑机构1底部的距离值、马棒101到支撑机构1底部的距离值，以及上锤砧5到支撑机构1底部的距离值，对处于加工状态下的环形锻件3的内径和外径进行实时分析，因此，本发明提供的装置实现了在环形锻件3处于被加工状态下，也能够对环形锻件3的内、外径尺寸进行实时检测。

作为一优选实施方式，参见图5，升降机构202包括滑动组件和回弹组件，滑动组件包括竖直设在支撑机构1上的滑槽2021、以及设在接触板201上并与滑槽2021滑动连接的滑动部2022；回弹组件包括竖直设在滑槽2021内的导杆2023，以及套装在导杆2023外侧的弹簧2024，弹簧2024的一端与滑动部2022连接。在本实施方式中，将环形锻件3放置在马棒101上后，环形锻件3的最低点落在接触板201上，且接触板201的滑动部2022对弹簧2024下压，并在上锤砧5对环形锻件3进行加工时，随着弹簧2024的回弹作用，滑动部2022带动接触板201移动，进而保证接触板201的高度随环形锻件3的最低点的升降而变化，实现了接触板201在升降机构202的带动下与环形锻件3的最低点保持接触。

作为一优选实施方式，支撑机构1还包括下锤砧102、以及设在下锤砧102上的马架103，马架103用于支撑马棒101的两端，滑槽2021设在马架103的侧壁上，且接触板201与下锤砧102平行设置。在本实施方式中，在相对设置的两个马架103的相对面各设置两个滑槽2021，且接触板201上的四个角分别设有一个滑动部2022，接触板201通过滑动部2022与滑槽2021的配合与马架103滑动连接，并在滑动部2022与滑槽2021时，保持接触板201与下锤砧102平行，以方便距离检测机构对环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离进行检测。

作为一优选实施方式，马架103上开设有用于与马棒101连接的凹部1031。

作为一优选实施方式，下锤砧102与马架103可拆卸连接。

作为一优选实施方式，距离检测机构包括在接触板201上分布设置的至少三个距离传感器4、以及距离平均单元，距离平均单元用于将至少三个距离传感器4检测的数值进行平均值处理，获得环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离值。在本实施方式中，通过设置至少三个距离传感器4，并对至少三个距离传感器4检测的数值进行平均值处理，可使获得的环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离值更准确，避免了接触板20在不能保持与支撑机构1底部平行时，对环形锻件3的最低点到支撑机构1底部之间的距离值检测的误差。

作为一优选实施方式，参见图6，距离检测机构与尺寸检测模块连接，尺寸检测模块包括壁厚分析单元、外径分析单元和内径分析单元。壁厚分析单元用于根据上锤砧5到支撑机构1底部的距离值、以及马棒101到支撑机构1底部的距离值，分析环形锻件3的壁厚；外径分析单元用于根据距离检测机构获得的距离值、以及上锤砧5到支撑机构1底部的距离值，分析环形锻件3的外径；内径分析单元用于根据外径分析单元获得的环形锻件3的外径、以及壁厚分析单元获得的壁厚，分析环形锻件3的内径。在本实施方式中，上锤砧5到支撑机构1底部的距离值为在数控液压机上输入的数值(L0)，即为数控液压机控制上锤砧5向下运动至L0与输入值相等，马棒101到支撑机构1底部的距离值为L1，因此，壁厚分析单元计算出的环形锻件3的厚壁为L0-L1；将环形锻件3放置在马棒101后，距离检测机构检测与环形锻件3和接触板201之间的切线之间的距离为C；通过设在接触板201上的4个距离传感器检测到其分别到支撑机构1底部的距离值为：H1、H2、H3、H4，并通过距离平均单元计算获得计算平均数H，从而可以获得环形锻件3的最低点与支撑机构1底部之间的距离为B＝H+C，因此，外径分析单元分析出的环形锻件3的外径D＝L0-B，内径分析单元分析出的内径d＝D-2A＝D-2(L0-L1)。

作为一优选实施方式，至少三个距离传感器4均设在滑动部2022上。

作为一优选实施方式，马棒101与环形锻件3的接触面为弧面1011。

本发明第二方面提供了一种用于环形锻件的自由锻造的方法，参见图7，包括：

S100、将环形锻件放置在如上述的一种用于环形锻件的自由锻造的装置的马棒101上，并使环形锻件3的最低点与接触板201接触；

S200、通过上锤砧5对环形锻件3加工，并根据上锤砧3到支撑机构1底部的距离值、以及马棒101到支撑机构1底部的距离值，分析环形锻件3的壁厚；

S300、根据距离检测机构检测的距离值、以及上锤砧5到支撑机构3底部的距离值，对环形锻件3的外径进行实时检测；

S400、根据环形锻件3的外径、以及环形锻件3的壁厚，对环形锻件3的内径进行实时检测。

在通过数控液压机对环形锻件3进行锻造时，在上锤砧5打击锻件实现环形锻件3变形的过程中，通过环形锻件3的壁厚方向减小，直径方向变大，从而实现扩孔过程。由于，马棒101的高度L1是固定值，上锤砧5到支撑机构1底部的距离值为在数控液压机上输入的数值L0，也是固定值，因此，可计算得到环形锻件3的壁厚A＝L0-L1；又由于环形锻件3的外径和内径在锻造的过程中是发生变化的，因此，对环形锻件3的最低点与支撑机构1的底部之间的距离B也随之发生变化，所以，通过对环形锻件3的最低点与支撑机构1的底部之间的距离B进行实时检测，即可对环形锻件3的外径和内径进行检测，其中，环形锻件3的外径D＝L0-B，内径d＝D-2A＝D-2(L0-L1)。因此，通过本方法对环形锻件3的最低点与支撑机构1的底部之间的距离进行实时检测，即可实现在环形锻件3处于被加工状态下，也能够对环形锻件3的内、外径尺寸进行实时检测。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。