Статья посвящена проблеме цифровизации в кузнечно-штамповочном производстве. На примере изготовления поковок из никелевых сплавов показаны возможности совершенствования существующей технологии с использованием цифровых систем управления и контроля оборудования и технологии.

 

 

Авторы: Александр Николаевич Петров, д.т.н.
E-mail:  alexander_petr@mail.ru 
Дмитрий Александрович Казаков, магистрант
E-mail: dmka.gmx@gmail.com 
Московский политехнический университет
Борис Михайлович Позднеев, д.т.н.
E-mail: bmp@stankin.ru 
МГТУ «Станкин»

 

 

Дальнейшее развитие кузнечно-­штамповочного производства предполагает создание автоматизированных комплексов с системой взаимосвязи технологии и изготовления изделий, с системами контроля и управления процессом и своевременным вмешательством и устранением непредвиденных ситуаций в непрерывном выполнении технологического процесса. Одновременно с производством изделия необходима система взаимосвязи с исполнителем (заказчиком). Учитывая реальную ситуацию в заготовительном производстве многих машиностроительных предприятий и специфику процессов обработки металлов давлением, отличную от процессов обработки металлов резанием, концепция модернизации (или концепция переоснащения штамповочного агрегата) может быть поэтапная от текущего состояния до полной автоматизации. Для этого нужна модернизация и создание новых кузнечно-прессовых машин с цифровыми системами контроля и управления и, как следствие, новых технологий.

 

С 70‑х годов прошлого века многие зарубежные станкостроительные предприятия и фирмы занимаются повышением эффективности кузнечного производства: выпускают полностью автоматизированные линии, занимаются модернизацией систем управления, капитальным ремонтом оборудования, в том числе других фирм-производителей, разрабатывают различные интерфейсы для интеграции с уже имеющимися системами управления, а также разрабатывают системы более высокого уровня для управления оборудованием в составе автоматизированных производственных линий. Такой подход позволяет конфигурировать и программировать системы в зависимости от целевого назначения машин. Накопленный опыт и квалификация специалистов обеспечивает гибкий подход к решению любых технически реализуемых задач.

 

Как пример на рис. 1–3 приведен проект автоматизации участка штамповки заготовок из никелевых сплавов.

 

Рис. 1. Участок штамповки заготовок из никелевых сплавов, общий вид до модернизации

 

Рис. 2. Проект автоматизированного комплекса на базе пресса с сервоприводом: 
1 — карусельный стол подачи заготовок; 
2 — карусельная печь для нагрева заготовок; 
3 — пресс с сервоприводом; 4 — робот
 

Рис. 3. Проект автоматизированного комплекса на базе электровинтового пресса: 
1 — карусельный стол подачи заготовок; 
2 — карусельная печь для нагрева заготовок; 
3 — электровинтовой пресс; 4 — обрезной пресс; 5 — панель управления; 6 — робот
 

 

 

На рис. 1 показан участок штамповки заготовок из никелевых сплавов. Участок состоит из электровинтового пресса с регулируемой энергией удара и системой контроля и управления работой пресса, электрической карусельной печью с точностью нагрева +/- 5 градусов Цельсия, и ручной системой смазки штампа. Все подготовительные функции выполняет штамповщик: подготовка и нанесение покрытий на заготовки, укладка заготовок на поддон печи, контроль температуры печи, нанесение смазки на штамп, удаление нагретых заготовок из печи и укладка в гравюру штампа, извлечение поковки из штампа, контроль качества, корректировка режимов штамповки на дисплее программного управления. Процесс трудоемкий, трудозатратный и требующий высокой квалификации штамповщика.

 

На рис. 2 и 3 показаны проекты планировок автоматизированных комплексов аналогичного изделия. Обслуживание осуществляется роботом по заданной программе, которая предварительно отработана в виртуальном режиме (VR) и затем загружена в программу системы управления пресса.

 

Это так называемая система оптимизированного производства, или «двойник», который осуществляет виртуальное компьютерное моделирование и виртуальное производство изделий с последующим переносом результатов на реальное производство. Такие системы апробированы на некоторых предприятиях в условиях крупносерийного производства на типовых изделиях, круглых в плане.

 

На рис. 4–6 показана система оптимизированного управления: виртуальное моделирование (VR), виртуальное производство и реальное производство.

 

Рис. 4. Виртуальное моделирование (VR)

 

Рис. 5. Виртуальное производство

Рис. 6. Реальное производство

 

 

Литература

1. Петров А.Н. Применение электровинтовых прессов и гидравлических молотов в технологических процессах горячего деформирования / А.Н. Петров, П.А. Петров, М.А. Петров. Москва: Московский Политех, 2021.  Электронное издание.
2. Петров А.Н. Аюпов Т.Х., Позднеев Б.М. Развитие кузнечно-­штамповочного производства в условиях цифровой трансформации отечественного машиностроения // Ритм машиностроения. 2023. № 6. С. 26–30.
3. Позднеев Б.М. Интегрированная информационная поддержка процессов проектирования и производства поковок конкурентоспособного качества.  М.: Янус-­К, 2005. 
4. Позднеев Б.М., Никитин Д.В., Бабенко Е.В. Перспективы развития и интеграции станкостроения в экосистему цифровой промышленности // Станкоинструмент. 2023. № 2. С. 88–94.
5. Позднеев Б.М. Цифровые инновации — основа формирования обмена отечественного машиностроения // Стандарты и качество. 2021. № 3. С. 50–52.

 

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 4-2024