探究现代挤压铸造设备的智能制造内涵

黄勇 高强

摘要：从20世纪开始，科技突飞猛进，工业得到了前所未有的发展。而随着产品的工艺愈加复杂和市场需求量的增大，传统的手工操作已经无法满足发展的需求，智能制造便在这种情形下被提出来，并且到了今天深入到各行各业。

关键词：毛坯制造；挤压铸造设备；智能制造

中图分类号：V262 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0015-02

智能制造从本质上来说是一种以人机一体化为特点的系统，主要由人类专家和智能机器这两个方面所构成。从实际应用的角度上来说，智能制造表现出了突出的智能性、柔性以及集成性特征。将存在于人类专家思维中的智能活动以计算机模拟的方式所呈现，实现对问题或现象的综合分析、判断、推理、思考以及最终的决策。在制造领域中，智能制造可以说能够实现对部分脑力劳动的有效替代。而要想确保智能制造达到上述应用目的，最核心的一点在于确保智能机器运行的高效性与稳定性。如果将智能制造视作一个整体的话，那么智能机器无疑就可以说是整个整体的物理基础所在。在当前技术条件支持下，制造领域广泛应用的智能加工机床、工具和材料传送装置以及相关试验检测装置均属于智能机器的研究范畴。

挤压铸造是一种新型产品毛坯制造方法，它的制造原理是：在对铸型型腔内部进行液态金属浇筑作业的过程当中，对其施加一定量的机械压力，以保障浇筑过程中的液态金属能够成型、凝固并稳定，最终获取相应的铸件。传统意义上的挤压铸造工艺需要以摩擦压力机为基础所完成。这种方式因为受到压力和不能保压的局限，制造出来的产品容易形成气泡、缩松和缩孔。而通过对挤压铸造方式的合理应用，使得所成型铸件在成形稳定性能以及补缩性能方面均显著提升，机械能力也由此得到强化。此种铸造方法现阶段已经广泛应用于军工、汽车、航空等领域中。不仅如此，采用挤压铸造的方法还能大大降低能源消耗，这一点与现阶段整个社会可持续性发展的要求是充分契合的。

而挤压铸造设备作为在挤压铸造生产作业实施过程中的基础性设备，整个挤压铸造工艺质量在很大程度上受到了挤压铸造设备运行性能的影响，因此备受关注。特别是在铸造领域不断深化智能制造的过程当中，现代意义上的挤压铸造设备也应当具备突出的智能制造性能。本文试针对这一问题做详细分析与说明。

1 智能制造的特征

智能制造与传统模式最大的区别就是它具有智能化，而它的智能化主要包括以下几个方面：

一是自组织能力，即要求挤压铸造设备能够以生产指令为依据，自动地完成相应的挤压铸造生产任务。

二是自适应能力，即同一台挤压铸造设备能够支持并高效完成不同生产产品以及不同生产需求条件下的生产

任务。

三是自律能力，即确保挤压铸造设备所对应智能制造系统当中的各个单元均能够严格遵循统一的指令进行任务活动。

四是自学习能力，即要求挤压铸造设备能够在实践活动不断丰富的过程当中，实现对智能制造系统知识库的完善，达到提高智能基础活动能力水平的目的。

五是自维护能力，即要求挤压铸造设备所对应的智能制造系统能够在部分构成单元出现故障的情况下，对其自我修复。

六是自诊断能力，即智能制造系统发生故障时，能够实现对出现运行故障单元的自动诊断与识别，通过前面所提到的自维护能力，对发生故障段远程进行自动切换技术的修复，以保障挤压铸造设备中智能系统使用的持续性与有效性。

七是协作能力，即要求挤压铸造设备中智能系统下属构成单元能够协调配合。

2 现在挤压铸造设备的智能制造内涵

挤压铸造设备是挤压铸造工艺生产的必要设备。它根据挤压铸造工艺要求，以现代设计理论为基础，结合计算机技术、液压技术、自动控制技术及传感器技术而开发设计，主要工作是控制挤压铸造生产提供流程和参数。受智能制造的影响，现代挤压铸造设备强调集成，同时要求具有支持智能制造的功能，是智能制造模式的产物。实践表明，运用挤压铸造设备，有效地提高了挤压铸造生产工艺水平和生产效率。如今，日本、瑞士、荷兰、意大利都有专门生产挤压铸造设备的公司，并且取得了很大的成就，挤压铸造设备具有很高的实时控制功能和自动化水平，而日本的挤压铸造水平又遥遥领先。

现代挤压铸造设备普遍具有自组织能力、自适应能力、自维护能力、智能状态监测和协助能力，这是现代挤压铸造设备的智能特征，这些能力保证了挤压铸造设备运行的时候具有智能。同时，它和其他智能机器组成一个智能系统共同运作时就使该系统具有完整的智能机制，实现了智能制造的目标。

随着现代工业的蓬勃发展和国防装备的不断更新，挤压铸造工艺对设备提出了更多更高的要求，也使挤压铸造设备的设计和制造得到了很大的改进和进步。但是对挤压铸造设备的研究并没有止步，我们优秀的研究者和设计者依然在不停对挤压铸造设备研究和发展。今后的挤压铸造设备发展将会发展得更加先进、更加智能。比如为了改善和提高铸件的性能，可以利用挤压铸造在金属熔液凝固过程中，通过冲头的挤压作用而设计大吨位挤压铸造设备。但是这种设备受限于挤压铸造机的吨位，普通的挤压铸造铸件的重量通常小于30kg，这就使挤压铸造工作的应用范围受到了极大的限制。因此，大吨位挤压铸造机的研究和设计是目前的一个难题，无论国内还是国外都还在为此进行不懈的努力和研究，由此可见，挤压设备在未来还有一个很大的发展空间。

除了对挤压铸造设备的吨位改进以外，另一个热点就是对浇注系统的改进。虽然浇注系统在挤压铸造生产过程中退居二线，只是起辅助性的作用，但是它却是影响挤压铸造铸件的质量和生产效率的关键因素。现在挤压铸造的浇注系统主要有两种：直接浇料和间接输液，前者有着生产效率低、金属熔液容易氧化的缺陷；而后者虽然提高了效率，可以降低金属熔液氧化，但是成本和可靠性很低。因此，对挤压铸造的浇注方式的改进，也是摆在研究者和设计者面前的一个亟待解决的难题。

最后是对模具温度的控制：在铸造过程中，模具的温度直接关系着铸件的质量，挤压铸造也一样。而随着铸件质量要求越来越高，传统的模具温度控制方式已经满足不了生产需要。如何能更加精确地控制模具的温度，提高铸件的质量，将是挤压铸造设备在今后的发展过程中必须解决的问题。

3 结语

智能是21世纪热议的话题，也是未来科技发展的趋势。对于我国而言，在近年来的发展过程当中，挤压设备的设计和生产也取得了很大的成绩，但是与国际先进水平相比还是有很大差距，因此，我国使用的先进的挤压铸造设备还要依赖于进口。从这一角度上来说，我国需要加大对挤压铸造设备的研究力度，在未来，我们要把目标放在开发自动化程度高、结构工艺合理、出大吨位的挤压铸造设备上，赶上国际化水平。

参考文献

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作者简介：黄勇（1973—），男，浙江诸暨人，浙江解放机械制造有限公司工程师，研究方向：机械制造；高强（1979—），男，河南焦作人，供职于浙江省机电设计研究院有限公司，研究方向：铸造机械设备。

（责任编辑：周 琼）