黃勇 高強(qiáng)

摘要：從20世紀(jì)開始，科技突飛猛進(jìn)，工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。而隨著產(chǎn)品的工藝愈加復(fù)雜和市場需求量的增大，傳統(tǒng)的手工操作已經(jīng)無法滿足發(fā)展的需求，智能制造便在這種情形下被提出來，并且到了今天深入到各行各業(yè)。

關(guān)鍵詞：毛坯制造；擠壓鑄造設(shè)備；智能制造

中圖分類號：V262 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0015-02

智能制造從本質(zhì)上來說是一種以人機(jī)一體化為特點(diǎn)的系統(tǒng)，主要由人類專家和智能機(jī)器這兩個(gè)方面所構(gòu)成。從實(shí)際應(yīng)用的角度上來說，智能制造表現(xiàn)出了突出的智能性、柔性以及集成性特征。將存在于人類專家思維中的智能活動(dòng)以計(jì)算機(jī)模擬的方式所呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對問題或現(xiàn)象的綜合分析、判斷、推理、思考以及最終的決策。在制造領(lǐng)域中，智能制造可以說能夠?qū)崿F(xiàn)對部分腦力勞動(dòng)的有效替代。而要想確保智能制造達(dá)到上述應(yīng)用目的，最核心的一點(diǎn)在于確保智能機(jī)器運(yùn)行的高效性與穩(wěn)定性。如果將智能制造視作一個(gè)整體的話，那么智能機(jī)器無疑就可以說是整個(gè)整體的物理基礎(chǔ)所在。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的智能加工機(jī)床、工具和材料傳送裝置以及相關(guān)試驗(yàn)檢測裝置均屬于智能機(jī)器的研究范疇。

擠壓鑄造是一種新型產(chǎn)品毛坯制造方法，它的制造原理是：在對鑄型型腔內(nèi)部進(jìn)行液態(tài)金屬澆筑作業(yè)的過程當(dāng)中，對其施加一定量的機(jī)械壓力，以保障澆筑過程中的液態(tài)金屬能夠成型、凝固并穩(wěn)定，最終獲取相應(yīng)的鑄件。傳統(tǒng)意義上的擠壓鑄造工藝需要以摩擦壓力機(jī)為基礎(chǔ)所完成。這種方式因?yàn)槭艿綁毫筒荒鼙旱木窒?，制造出來的產(chǎn)品容易形成氣泡、縮松和縮孔。而通過對擠壓鑄造方式的合理應(yīng)用，使得所成型鑄件在成形穩(wěn)定性能以及補(bǔ)縮性能方面均顯著提升，機(jī)械能力也由此得到強(qiáng)化。此種鑄造方法現(xiàn)階段已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍工、汽車、航空等領(lǐng)域中。不僅如此，采用擠壓鑄造的方法還能大大降低能源消耗，這一點(diǎn)與現(xiàn)階段整個(gè)社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展的要求是充分契合的。

而擠壓鑄造設(shè)備作為在擠壓鑄造生產(chǎn)作業(yè)實(shí)施過程中的基礎(chǔ)性設(shè)備，整個(gè)擠壓鑄造工藝質(zhì)量在很大程度上受到了擠壓鑄造設(shè)備運(yùn)行性能的影響，因此備受關(guān)注。特別是在鑄造領(lǐng)域不斷深化智能制造的過程當(dāng)中，現(xiàn)代意義上的擠壓鑄造設(shè)備也應(yīng)當(dāng)具備突出的智能制造性能。本文試針對這一問題做詳細(xì)分析與說明。

1 智能制造的特征

智能制造與傳統(tǒng)模式最大的區(qū)別就是它具有智能化，而它的智能化主要包括以下幾個(gè)方面：

一是自組織能力，即要求擠壓鑄造設(shè)備能夠以生產(chǎn)指令為依據(jù)，自動(dòng)地完成相應(yīng)的擠壓鑄造生產(chǎn)任務(wù)。

二是自適應(yīng)能力，即同一臺擠壓鑄造設(shè)備能夠支持并高效完成不同生產(chǎn)產(chǎn)品以及不同生產(chǎn)需求條件下的生產(chǎn)

任務(wù)。

三是自律能力，即確保擠壓鑄造設(shè)備所對應(yīng)智能制造系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)單元均能夠嚴(yán)格遵循統(tǒng)一的指令進(jìn)行任務(wù)活動(dòng)。

四是自學(xué)習(xí)能力，即要求擠壓鑄造設(shè)備能夠在實(shí)踐活動(dòng)不斷豐富的過程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對智能制造系統(tǒng)知識庫的完善，達(dá)到提高智能基礎(chǔ)活動(dòng)能力水平的目的。

五是自維護(hù)能力，即要求擠壓鑄造設(shè)備所對應(yīng)的智能制造系統(tǒng)能夠在部分構(gòu)成單元出現(xiàn)故障的情況下，對其自我修復(fù)。

六是自診斷能力，即智能制造系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對出現(xiàn)運(yùn)行故障單元的自動(dòng)診斷與識別，通過前面所提到的自維護(hù)能力，對發(fā)生故障段遠(yuǎn)程進(jìn)行自動(dòng)切換技術(shù)的修復(fù)，以保障擠壓鑄造設(shè)備中智能系統(tǒng)使用的持續(xù)性與有效性。

七是協(xié)作能力，即要求擠壓鑄造設(shè)備中智能系統(tǒng)下屬構(gòu)成單元能夠協(xié)調(diào)配合。

2 現(xiàn)在擠壓鑄造設(shè)備的智能制造內(nèi)涵

擠壓鑄造設(shè)備是擠壓鑄造工藝生產(chǎn)的必要設(shè)備。它根據(jù)擠壓鑄造工藝要求，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)，主要工作是控制擠壓鑄造生產(chǎn)提供流程和參數(shù)。受智能制造的影響，現(xiàn)代擠壓鑄造設(shè)備強(qiáng)調(diào)集成，同時(shí)要求具有支持智能制造的功能，是智能制造模式的產(chǎn)物。實(shí)踐表明，運(yùn)用擠壓鑄造設(shè)備，有效地提高了擠壓鑄造生產(chǎn)工藝水平和生產(chǎn)效率。如今，日本、瑞士、荷蘭、意大利都有專門生產(chǎn)擠壓鑄造設(shè)備的公司，并且取得了很大的成就，擠壓鑄造設(shè)備具有很高的實(shí)時(shí)控制功能和自動(dòng)化水平，而日本的擠壓鑄造水平又遙遙領(lǐng)先。

現(xiàn)代擠壓鑄造設(shè)備普遍具有自組織能力、自適應(yīng)能力、自維護(hù)能力、智能狀態(tài)監(jiān)測和協(xié)助能力，這是現(xiàn)代擠壓鑄造設(shè)備的智能特征，這些能力保證了擠壓鑄造設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候具有智能。同時(shí)，它和其他智能機(jī)器組成一個(gè)智能系統(tǒng)共同運(yùn)作時(shí)就使該系統(tǒng)具有完整的智能機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了智能制造的目標(biāo)。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展和國防裝備的不斷更新，擠壓鑄造工藝對設(shè)備提出了更多更高的要求，也使擠壓鑄造設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造得到了很大的改進(jìn)和進(jìn)步。但是對擠壓鑄造設(shè)備的研究并沒有止步，我們優(yōu)秀的研究者和設(shè)計(jì)者依然在不停對擠壓鑄造設(shè)備研究和發(fā)展。今后的擠壓鑄造設(shè)備發(fā)展將會(huì)發(fā)展得更加先進(jìn)、更加智能。比如為了改善和提高鑄件的性能，可以利用擠壓鑄造在金屬熔液凝固過程中，通過沖頭的擠壓作用而設(shè)計(jì)大噸位擠壓鑄造設(shè)備。但是這種設(shè)備受限于擠壓鑄造機(jī)的噸位，普通的擠壓鑄造鑄件的重量通常小于30kg，這就使擠壓鑄造工作的應(yīng)用范圍受到了極大的限制。因此，大噸位擠壓鑄造機(jī)的研究和設(shè)計(jì)是目前的一個(gè)難題，無論國內(nèi)還是國外都還在為此進(jìn)行不懈的努力和研究，由此可見，擠壓設(shè)備在未來還有一個(gè)很大的發(fā)展空間。

除了對擠壓鑄造設(shè)備的噸位改進(jìn)以外，另一個(gè)熱點(diǎn)就是對澆注系統(tǒng)的改進(jìn)。雖然澆注系統(tǒng)在擠壓鑄造生產(chǎn)過程中退居二線，只是起輔助性的作用，但是它卻是影響擠壓鑄造鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)在擠壓鑄造的澆注系統(tǒng)主要有兩種：直接澆料和間接輸液，前者有著生產(chǎn)效率低、金屬熔液容易氧化的缺陷；而后者雖然提高了效率，可以降低金屬熔液氧化，但是成本和可靠性很低。因此，對擠壓鑄造的澆注方式的改進(jìn)，也是擺在研究者和設(shè)計(jì)者面前的一個(gè)亟待解決的難題。

最后是對模具溫度的控制：在鑄造過程中，模具的溫度直接關(guān)系著鑄件的質(zhì)量，擠壓鑄造也一樣。而隨著鑄件質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的模具溫度控制方式已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)需要。如何能更加精確地控制模具的溫度，提高鑄件的質(zhì)量，將是擠壓鑄造設(shè)備在今后的發(fā)展過程中必須解決的問題。

3 結(jié)語

智能是21世紀(jì)熱議的話題，也是未來科技發(fā)展的趨勢。對于我國而言，在近年來的發(fā)展過程當(dāng)中，擠壓設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也取得了很大的成績，但是與國際先進(jìn)水平相比還是有很大差距，因此，我國使用的先進(jìn)的擠壓鑄造設(shè)備還要依賴于進(jìn)口。從這一角度上來說，我國需要加大對擠壓鑄造設(shè)備的研究力度，在未來，我們要把目標(biāo)放在開發(fā)自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)工藝合理、出大噸位的擠壓鑄造設(shè)備上，趕上國際化水平。

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作者簡介：黃勇（1973—），男，浙江諸暨人，浙江解放機(jī)械制造有限公司工程師，研究方向：機(jī)械制造；高強(qiáng)（1979—），男，河南焦作人，供職于浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，研究方向：鑄造機(jī)械設(shè)備。

（責(zé)任編輯：周 瓊）