淺談先進(jìn)制造工藝技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

范俊敏　鄒家柱　葉瑞華　姜?jiǎng)?/p>

摘要：中國(guó)雖然是制造大國(guó)，但制造工藝技術(shù)水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距。本文闡述了先進(jìn)制造工藝技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)目前的壓鑄技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。并結(jié)合目前實(shí)際情況進(jìn)一步闡述了先進(jìn)制造工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

2001年中國(guó)成為世貿(mào)組織成員，此后大量外商進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)制造業(yè)的沖擊也是不言而喻。相對(duì)其他產(chǎn)業(yè)而言，我國(guó)的制造業(yè)是發(fā)展最快、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)之一。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈化，國(guó)內(nèi)企業(yè)相繼以生產(chǎn)規(guī)模，成本、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品快速交付為經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，企業(yè)不得不提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，正因?yàn)槿绱讼冗M(jìn)制造工藝應(yīng)運(yùn)而生。

1.先進(jìn)制造工藝技術(shù)的定義、內(nèi)涵、發(fā)展現(xiàn)狀

1.1定義

先進(jìn)制造工藝技術(shù)是機(jī)械制造工藝不斷變化和發(fā)展后形成的工藝技術(shù)，包括常規(guī)工藝經(jīng)優(yōu)化后的工藝，以及不斷出現(xiàn)和發(fā)展的新型加工方法。

1.2內(nèi)涵

主要技術(shù)體系由先進(jìn)成型加工、現(xiàn)代表面工程等技術(shù)所構(gòu)成，前者即是在成形學(xué)指導(dǎo)下研究與開(kāi)發(fā)產(chǎn)品創(chuàng)造的技術(shù)、方法和程序。

1.3先進(jìn)制造工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

因?yàn)橄冗M(jìn)制造工藝是在不斷變化和發(fā)展的傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)上逐漸形成的一種制造工藝技術(shù)。其發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）制造加工精度不斷提高；

（2）切削加工速度迅速提高；

（3）新型材料的應(yīng)用促使了制造工藝的提升和變革；

（4）零件毛坯成形在向少無(wú)余量發(fā)展；

（5）優(yōu)質(zhì)清潔表面工程技術(shù)的形成和發(fā)展[3]。

2.先進(jìn)制造工藝技術(shù)應(yīng)用——壓力鑄造技術(shù)

2.1壓鑄技術(shù)

壓力鑄造是近代金屬加工工藝中，發(fā)展較快的一種先進(jìn)的鑄造方法。當(dāng)液態(tài)金屬或半固體金屬液在高速高壓作用下射入模具型腔內(nèi)，通過(guò)模具保壓、冷卻結(jié)晶直至凝固，從而形成半成品或成品。它具有生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)良、產(chǎn)品尺寸精度高和互換性好等特點(diǎn)。在現(xiàn)代制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用和迅速的發(fā)展，壓鑄件已成為許多產(chǎn)品的重要組成部分。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提升，汽車(chē)、摩托車(chē)、手機(jī)通信、家用電器和五金等行業(yè)的進(jìn)入飛速發(fā)展期，壓鑄件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，壓鑄技術(shù)也在不斷發(fā)展，壓鑄合金品質(zhì)不斷提高。

2.2壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性

（1）消除內(nèi)側(cè)凹，保證醫(yī)鑄件從壓型中順利取出。

（2）可鑄出細(xì)小的螺紋、孔、齒和文字等，但有一定的限制。

（3）壓鑄件適宜的壁厚為：鋅合金為1～4mm，鋁合金為1.5～5mm，銅合金為2～5mm。

（4）對(duì)于復(fù)雜而無(wú)法取芯的鑄件或局部有特殊性能（如耐磨、導(dǎo)電、導(dǎo)磁和絕緣等）要求的鑄件，可采用嵌鑄法，把鑲嵌件先放在壓型內(nèi)，然后和壓鑄件鑄合在一起[2]。

2.3壓力鑄造技術(shù)的特點(diǎn)

在壓力鑄造中，金屬液在高壓力下填充型腔，并在更高的壓力下結(jié)晶凝固，常見(jiàn)的壓力為15—50MPa。金屬液以高速充填型腔，通常在O.5～7米/秒，部分還可以超過(guò)8米/秒，充型時(shí)問(wèn)僅為O.01～O.20 s。正是由于這種特殊充型方式及凝固方式，導(dǎo)致壓力鑄造具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)。

（1）高壓和高速充型：可以得到薄壁、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。如鋁合金壓鑄件的最小壁厚可為0.5『ⅢD，最小鑄出孔直徑為0.7『ⅢD。鑄件的壁厚通常在1～6 m之間，小鑄件可以做得更薄，而大鑄件的壁可以更厚。

（2）鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、加工余量少、表面光潔。加工余量一般在0.2～0.5 IIIII，表面粗糙度在R。3.2 uⅢ以下。一般只要對(duì)零件進(jìn)行少量加工便可進(jìn)行裝配，有的零件甚至無(wú)須機(jī)械加工就能直接裝配使用。

（3）鑄件組織致密、具有較好的力學(xué)性能。由于鑄件在壓力作用下凝固，所獲得的晶粒細(xì)小，所以鑄件組織十分致密，強(qiáng)度較高。由于激冷造成鑄件表面硬化，形成約0.3～O.5 IIIn的硬化層，鑄件表現(xiàn)出良好的耐磨性。

（4）生產(chǎn)效率高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約5 s～3 min，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化及自動(dòng)化生產(chǎn)，壓力鑄造是所有鑄造方法中生產(chǎn)效率最高的。

（5）壓力鑄造采用鑲鑄法可以省去裝配工序并簡(jiǎn)化制造工藝。鑲鑄的材料一般為鋼、鑄鐵、銅、絕緣材料等，鑲鑄體的形狀有圓形管狀、薄片等。利用鑲鑄法可制作出有特殊要求的鑄件[1]。 2.4壓力鑄造的應(yīng)用 壓力鑄造應(yīng)用廣泛，可用于生產(chǎn)鋅合金、鋁合金、鎂合金和銅合金等鑄件。

應(yīng)用壓鑄件最多的是汽車(chē)制造業(yè)，其次為儀表和電子儀器工業(yè)。此外，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、國(guó)防工業(yè)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械等制造業(yè)中，壓鑄件也用得較多。

2.5我國(guó)壓鑄技術(shù)展望

（1）新型壓射控制系統(tǒng)研發(fā)；如壓鑄機(jī)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，采用伺服閥與PLC相結(jié)合控制。保證壓射過(guò)程的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性

（2）發(fā)展新的壓鑄工藝：消除鑄件氣孔，如真空壓鑄

（3）開(kāi)發(fā)新的壓鑄合金材料：如金屬基復(fù)合材料，鎂合金，高鋁鋅基合金。

（4）開(kāi)發(fā)ChD/C～/CAM系統(tǒng)

3.先進(jìn)制造工藝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）品質(zhì)優(yōu)良、生產(chǎn)高效、低能耗，操作靈捷、環(huán)境潔凈是機(jī)械制造業(yè)永恒的追求目標(biāo)，也是先進(jìn)制造工藝技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。

（2）先進(jìn)精密超精密加工技術(shù)、特種加工技術(shù)、超高速切削及超高速磨削技術(shù)、微型機(jī)械加工技術(shù)、新一代制造裝備技術(shù)及虛擬制造技術(shù)等。

（3）精密鑄造、精確塑性成形總體上向“凈成形”目標(biāo)邁進(jìn)。

（4）激光表面合金化和熔覆工藝日趨成熟。

（5）快速原型制造技術(shù)更加精密化。

（6）計(jì)算機(jī)模擬仿真、并行工程及虛擬制造技術(shù)為成形制造注入新的活力。

4.結(jié)束語(yǔ)

先進(jìn)制造工藝技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ)，任何高級(jí)的自動(dòng)控制系統(tǒng)都無(wú)法取代先進(jìn)制造工藝技術(shù)的作用?？梢哉f(shuō)，制造工藝技術(shù)水平的高低在很大程度上決定了制造業(yè)的技術(shù)水平。制造企業(yè)只有跟上發(fā)展先進(jìn)制造工藝技術(shù)的世界潮流，將其放在優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實(shí)施，才能盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

5.參考文獻(xiàn)

[1]趙浩峰.現(xiàn)代壓力鑄造技術(shù)l M1.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[2]賴(lài)華清.壓鑄工藝及模具l M1.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]李長(zhǎng)河.先進(jìn)制造工藝技術(shù)l M1.科學(xué)出版社有限責(zé)任公司，2011.

[4]王先逵.先進(jìn)制造工藝l M1.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：326 331

[5]王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)[加.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1.