探究現(xiàn)代擠壓鑄造設備的智能制造內涵

黃勇 高強

摘要：從20世紀開始，科技突飛猛進，工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展。而隨著產品的工藝愈加復雜和市場需求量的增大，傳統(tǒng)的手工操作已經無法滿足發(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)。

關鍵詞：毛坯制造；擠壓鑄造設備；智能制造

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

智能制造從本質上來說是一種以人機一體化為特點的系統(tǒng)，主要由人類專家和智能機器這兩個方面所構成。從實際應用的角度上來說，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以計算機模擬的方式所呈現(xiàn)，實現(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。在制造領域中，智能制造可以說能夠實現(xiàn)對部分腦力勞動的有效替代。而要想確保智能制造達到上述應用目的，最核心的一點在于確保智能機器運行的高效性與穩(wěn)定性。如果將智能制造視作一個整體的話，那么智能機器無疑就可以說是整個整體的物理基礎所在。在當前技術條件支持下，制造領域廣泛應用的智能加工機床、工具和材料傳送裝置以及相關試驗檢測裝置均屬于智能機器的研究范疇。

擠壓鑄造是一種新型產品毛坯制造方法，它的制造原理是：在對鑄型型腔內部進行液態(tài)金屬澆筑作業(yè)的過程當中，對其施加一定量的機械壓力，以保障澆筑過程中的液態(tài)金屬能夠成型、凝固并穩(wěn)定，最終獲取相應的鑄件。傳統(tǒng)意義上的擠壓鑄造工藝需要以摩擦壓力機為基礎所完成。這種方式因為受到壓力和不能保壓的局限，制造出來的產品容易形成氣泡、縮松和縮孔。而通過對擠壓鑄造方式的合理應用，使得所成型鑄件在成形穩(wěn)定性能以及補縮性能方面均顯著提升，機械能力也由此得到強化。此種鑄造方法現(xiàn)階段已經廣泛應用于軍工、汽車、航空等領域中。不僅如此，采用擠壓鑄造的方法還能大大降低能源消耗，這一點與現(xiàn)階段整個社會可持續(xù)性發(fā)展的要求是充分契合的。

而擠壓鑄造設備作為在擠壓鑄造生產作業(yè)實施過程中的基礎性設備，整個擠壓鑄造工藝質量在很大程度上受到了擠壓鑄造設備運行性能的影響，因此備受關注。特別是在鑄造領域不斷深化智能制造的過程當中，現(xiàn)代意義上的擠壓鑄造設備也應當具備突出的智能制造性能。本文試針對這一問題做詳細分析與說明。

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方面：

一是自組織能力，即要求擠壓鑄造設備能夠以生產指令為依據(jù)，自動地完成相應的擠壓鑄造生產任務。

二是自適應能力，即同一臺擠壓鑄造設備能夠支持并高效完成不同生產產品以及不同生產需求條件下的生產

任務。

三是自律能力，即確保擠壓鑄造設備所對應智能制造系統(tǒng)當中的各個單元均能夠嚴格遵循統(tǒng)一的指令進行任務活動。

四是自學習能力，即要求擠壓鑄造設備能夠在實踐活動不斷豐富的過程當中，實現(xiàn)對智能制造系統(tǒng)知識庫的完善，達到提高智能基礎活動能力水平的目的。

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

六是自診斷能力，即智能制造系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠實現(xiàn)對出現(xiàn)運行故障單元的自動診斷與識別，通過前面所提到的自維護能力，對發(fā)生故障段遠程進行自動切換技術的修復，以保障擠壓鑄造設備中智能系統(tǒng)使用的持續(xù)性與有效性。

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

2 現(xiàn)在擠壓鑄造設備的智能制造內涵

擠壓鑄造設備是擠壓鑄造工藝生產的必要設備。它根據(jù)擠壓鑄造工藝要求，以現(xiàn)代設計理論為基礎，結合計算機技術、液壓技術、自動控制技術及傳感器技術而開發(fā)設計，主要工作是控制擠壓鑄造生產提供流程和參數(shù)。受智能制造的影響，現(xiàn)代擠壓鑄造設備強調集成，同時要求具有支持智能制造的功能，是智能制造模式的產物。實踐表明，運用擠壓鑄造設備，有效地提高了擠壓鑄造生產工藝水平和生產效率。如今，日本、瑞士、荷蘭、意大利都有專門生產擠壓鑄造設備的公司，并且取得了很大的成就，擠壓鑄造設備具有很高的實時控制功能和自動化水平，而日本的擠壓鑄造水平又遙遙領先。

現(xiàn)代擠壓鑄造設備普遍具有自組織能力、自適應能力、自維護能力、智能狀態(tài)監(jiān)測和協(xié)助能力，這是現(xiàn)代擠壓鑄造設備的智能特征，這些能力保證了擠壓鑄造設備運行的時候具有智能。同時，它和其他智能機器組成一個智能系統(tǒng)共同運作時就使該系統(tǒng)具有完整的智能機制，實現(xiàn)了智能制造的目標。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展和國防裝備的不斷更新，擠壓鑄造工藝對設備提出了更多更高的要求，也使擠壓鑄造設備的設計和制造得到了很大的改進和進步。但是對擠壓鑄造設備的研究并沒有止步，我們優(yōu)秀的研究者和設計者依然在不停對擠壓鑄造設備研究和發(fā)展。今后的擠壓鑄造設備發(fā)展將會發(fā)展得更加先進、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計大噸位擠壓鑄造設備。但是這種設備受限于擠壓鑄造機的噸位，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用范圍受到了極大的限制。因此，大噸位擠壓鑄造機的研究和設計是目前的一個難題，無論國內還是國外都還在為此進行不懈的努力和研究，由此可見，擠壓設備在未來還有一個很大的發(fā)展空間。

除了對擠壓鑄造設備的噸位改進以外，另一個熱點就是對澆注系統(tǒng)的改進。雖然澆注系統(tǒng)在擠壓鑄造生產過程中退居二線，只是起輔助性的作用，但是它卻是影響擠壓鑄造鑄件的質量和生產效率的關鍵因素?，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，也是擺在研究者和設計者面前的一個亟待解決的難題。

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

3 結語

智能是21世紀熱議的話題，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)展過程當中，擠壓設備的設計和生產也取得了很大的成績，但是與國際先進水平相比還是有很大差距，因此，我國使用的先進的擠壓鑄造設備還要依賴于進口。從這一角度上來說，我國需要加大對擠壓鑄造設備的研究力度，在未來，我們要把目標放在開發(fā)自動化程度高、結構工藝合理、出大噸位的擠壓鑄造設備上，趕上國際化水平。

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

（責任編輯：周 瓊）