王永聪 万兆平 常峰
山推工程机械股份有限公司 山东省 济宁市 272073
摘要：对锻造行业来说，锻造生产线的数字化是指使用“0”和“1”两位数字编码，将生产线上一切相关的设备信息，如压力、电流、故障等，及产品信息转换成数字信号，进行传输，再通过接收器使其能够在终端计算机上直观地显现出来，以便操作者能够直观地、实时地获取设备状态、生产过程进度以及质量参数等信息，实现生产的透明性和产品的可追溯性，为建造锻造生产线智能化提供数据支持。本文浅析锻造生产线生产过程的数字化概述。
关键词：锻造生产线；设备故障；生产效率；生产流程
引言
广义上来说，数字化是指以数字形式表示(或表现)非离散化的数据。具体来说，数字化是指将许多复杂多变的信息(如图像、线条、声音等)转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立适当的数学模型，将其转变为一系列的二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理。数字化过程是指在计算机内部利用“0”和“1”的编码技术，来实现对一切信息的编码、解码的过程。
1锻造生产线的平面布置和设备的联线
锻造生产线的平面布置设计是车间和共用设施设计的基础。其平面布置设计依据是符合工艺要求，生产流程及物流方向合理，共用设施和全车间的布置协调一致，单位面积产出值高，人机关系和各设备之间配合协调，便于设备安装维修和保养，还要考虑生产线进一步发展，以及环保，安全，采光，环境等等。
1.1转向节锻造生产线的平面布置及设备连线
转向节生产线的平面布置如图所示。由于此生产线是由两台机械手，三台主要设备和传送装置与人工配合生产的，因此在生产线设计时，注意到了人机关系协调，在生产线上加了保护装置，使整个生产线步调一致。
转向节生产线采用BTH1000kW中频电炉加热锻坯，生产频率可以调整，每件坯料加热时间为2-4min。从电炉到主机采用滑道输送。由于转向节锻件重量大，设备工作面台宽，操作距离长，人工操作困难，故转向节锻造工序采用两台机械手自动操作。当加热后的坯料从电炉出来后，通过滑道，送到压力机工作台的一个固定位置。由第一台机械手夹起后，送到第一工位进行徽粗。墩粗后再由第一台机械手夹起，翻转90度送到第二工位，第一机械手完成任务。第二工位是挤压工序，挤压工序完成以后，第二台机械手伸入，夹起锻件，送到第三工位进行预锻。预锻后第二台机械手再把锻件送到第四工位进行终锻。终锻后的锻件再由此机械手夹起送到输送小车上，输送小车自动把锻件送到切边设备的工作台上。由于锻造工序采用机械手操作，因而减少了操作人员，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率，整个生产线的自动化水平也有了很大提局转向节的切边和校正工序是在ADP8000kN切边压力机上完成的。目前锻造转向节生产线的工艺水平，设备水平和生产自动化程度，在全国是一流水平，在世界上也属于先进水平。
1.2连杆锻造生产线的平面布置及设备连线
连杆锻造生产线的平面布置如图下图所示。
曲轴生产线采用步进式煤气加热炉，3-5min加热一个坯料。步进式加热炉采用单梁式结构。当坯料加热到1200℃时，由机械手把坯料推出炉门，进入高压水清氧化皮机构，清除掉锻坯表面的氧化皮，然后由操作机把坯料送到16t模锻锤上锻造。锻后再由操作机送到12500kN压力机上进行切边，切边后的曲轴送到HT2000kN曲轴扭转机上进行扭转，扭转后再送到HVD16000kN液压校正机上进行两次校正，曲轴整个生产过程一火完成。这条生产线各设备间的锻件输送是由两台运输机完成的。曲轴锻造生产线如果把煤气加热炉换成中频电炉加热锻坯，不仅投资少，而且生产水平将会上一个更高的层次。
2锻造生产线生产过程的数字化构成
锻造生产线的数字化是数字化技术在锻造生产车间中的一种应用模式，以生产过程的数字化为目标，来实现生产的透明性和产品的可追溯性。锻造生产线的数字化通常包括工艺装备的数字化、工艺参数的数字化、产品的数字化及生产运维的数字化。本文着重介绍了锻造生产线生产过程的数字化部分，也就是锻造生产线工艺参数的数字化部分。在锻造过程中，工艺参数的数字化是指将锻造生产线上影响产品成形的各种参数，如电压、电流、温度、打击力等进行数字化分析的过程，最终在生产线的总控室以直观的形式显示出来。对于锻造生产线的数字化的其他构成部分先不予介绍。
3锻造生产线生产过程的数字化简要实施方案
3.1需建立生产线的总控主站，它一般包括主站PLC、人机界面、终端计算机等
其中，终端PLC通过现场总线DP或PN与生产线各个设备的个体从站PLC实现实时通讯、控制和进行少量数据的储存，并在人机界面上以图表、输入输出等形式做出相对简单的实时状态显示和参数设定。通过终端计算机与主站PLC的通讯，可以实现大数据量的存储，同时，也可以通过计算机显示器代替简单的人机界面来实现复杂的图像处理和显示。
3.2可通过加装带有输出功能的电表来实现设备电压、电流以及耗电量的监控和数据采集
通过加装读码器之类的设备，实现上料、出料的身份识别，使每个产品都具有“身份证”。通过加装温度传感器、压力传感器、打击力传感器等过程传感器，实现生产过程中设备和产品细节状态的可视化。
3.3由主站PLC收集并储存各个总站上传的数据
通过程序处理可将生产时的设备状态、产品状态与每个产品的“身份证”一一对应，再通过终端计算机进行数据的存储和调用，来实现产品的可追溯性。
以上是锻造生产线生产过程的数字化的简要实施方案。随着整个生产工艺的完善和进步，可以不断扩充所需采集的参数和信息，最终形成一整套生产线的状态监控系统，并可以通过长期的监控掌握生产线在较长时间段内的整体状态，实现故障隐患的排除，以此来提高生产效率，提升经济效益。
结语
锻造生产线生产过程的数字化的有效实施具有以下重要作用:一是使操作者能够直观地、实时地获取设备状态、生产过程进度以及质量参数等信息，实现生产的透明性和产品的可追溯性，为建造锻造生产线智能化提供数据支持;二是为后期的专家系统提供数据支持，通过专家系统进行数据关联分析，可用于分析产品质量、故障原因等。对锻压行业来说，锻造生产线的数字化的实施，可以有效地缩短产品的生产周期、降低生产成本、提高企业的生产效率、增强企业的综合竞争力，并为即将到来的智能化锻造打下优良的基础。
参考文献
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论文作者:王永聪,万兆平,常峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
标签：生产线论文; 生产过程论文; 设备论文; 机械手论文; 坯料论文; 数据论文; 切边论文; 《防护工程》2018年第12期论文;