第42卷第4期 Vol. 42No. 4
假压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY 曲轴智能锻造系统集成
曾琦，蒋鹏，任学平，刘庆生，周乐育
（1.北京机电研究所，北京100083；2.北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083）
2017年4月 Apr.2017
摘要：介绍了曲轴锻造的现状，并在对智能制造发展趋势分析的基础上，提出了曲轴智能锻造的必要性。结合曲轴锻造生产的特点，提出了层级智能锻造的系统结构，该系统包含基础层的自动化锻造生产线、参数提取层的智能感知与检测系统、制造执行层的MES系统以及决策层的专家系统这4个主体模块，并构建出曲轴智能锻造的系统架构。此外，建立了曲轴智能锻造的智能感知与检测系统，实现了锻造生产在线监测和参数提取，并通过智能化锻造网络构架、智能感知与检测系统、MES 和专家系统构建了一个可自动运行、故障诊断以及生产管理的锻造生产过程。
关键词：曲轴；锻造：智能制造；MES系统；智能化感知；在线检测 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 04. 024
中图分类号：TG315.9
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）04-0138-05
Integratedtechnology of crankshaft intelligentforging system
Zeng Qi', Jiang Peng', Ren Xueping’, Liu Qingsheng', Zhou Leyu'
(1. Beijing Research Institute of Mechanical & Electrical Technology, Beijing 100083, China :
2. School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
Abstract : The present situation of crankshaft forging was described, and the necessity of crankshaft intelligent forging was presented based on the analysis of the development trend of intelligent manufacturing. Then, combining with the characteristics of crankshaft forging, the system structure of the layered intelligent forging was put forward, which consisted of four main modules : autonatic forging production line of base layer, intelligent sensing and monitoring system of parameter extraction layer, MES system of manufacturing excurtion layer and expert system of decision layer. Meanwhile, the system architecture of crankshaft intelligent forging was constructed. In addition, the in telligent sensing and monitoring system of crankshaft intelligent forging were established, and the monitor and extract parameters on line were realized. Furthermore, a forging process of automatic operation, fault diagnosis and production management was built by the intelli-gent network architecture, intelligent sensing and monitoring system, MES and expert system.
Key words : crankshaft ; forging: intelligent mamufacturing; MES system; intelligent sensing; monitoring real time
加上需承受交变负荷冲击的复杂受力状态，对曲轴
曲轴锻造现状
1 1.1
曲轴锻造的成形特点
曲轴作为汽车发动机的心脏，是发动机动力产生和输出的最重要的部件，普通轿车的发动机转速最高可以达到8000r·min-，专用赛车的发动机转速甚至可以高达18000r·min-，如此高的转速，
收稿日期：20170106；修订日期：20170228
基金项目：2014年智能制造装备发展专项（发改办高技【2014］ 2558号）
作者简介：曾琦（1974－），女，博士研究生，研究员 E-mail:laxzengq@163. com
通讯作者：蒋鹏（1964-），男，博士，研究员
E-mail:jp1964@ 163.com 万方数据
的硬度、韧度、抗磨性、抗剪强度等性能均提出了很高的要求，此外，由于曲轴本身结构的复杂性，对曲轴的锻造生产也提出了很高的要求[]。
图1a是曲轴的锻造产品。由图1a可知，曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，其中主轴颈是曲轴的支承部分，连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，为了平衡惯性力，曲柄处还配有平衡块[2]。图1b是曲轴锻造成形模拟结果的应力分布图。由图1b可知，曲轴锻造成形具有如下特点：（1）形状复杂，曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴线上，对偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有平衡块，由于材料分配呈现较大的不均匀性，在曲