基于實(shí)時(shí)信息的鑄造生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的研究

1、黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 鑄造生產(chǎn)是由多工序組成的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，為了有效地滿足用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)提質(zhì)降耗的目標(biāo)，必須對(duì)所有工序進(jìn)行綜合控制。尤其在大批量生產(chǎn)模式下質(zhì)量控制的有效性對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要，建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的質(zhì)量控制系統(tǒng)，可以及早發(fā)現(xiàn)問題并控制產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)黃石某鑄造有限公司有關(guān)鑄件批量生產(chǎn)模式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行了分析，提出了適用于批量生產(chǎn)模式質(zhì)量過(guò)程控制的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集、管理、分析的整體解決方案，有效地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的過(guò)程控制，并實(shí)現(xiàn)了基于Web的質(zhì)量控制系統(tǒng)，對(duì)DISA造型生產(chǎn)線生產(chǎn)的各工序的質(zhì)量進(jìn)行綜合控制，達(dá)到以最低成本制

2、造出符合用戶要求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品并保證如期交貨的效果。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)信息；質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)；迪砂造型線Abstract Casting production is a successive process consisting of many working proceduresIn order to meet user's demand，improve product quality and reduce the cost，all working procedures should be controlled syntheticallyThe validity of quality contro

3、l especially under volume production is critical to the competitiveness of productsBuilding quality monitoring system under web can find trouble earlier and control quality of products as soon as possibleBased on the model of one DISA Ltdof Huangshi and analysis of the quality control technology und

4、er webthis paper proposes the method of realizing quality control under volume productionThe whole project designs the solutions to data acquisition，management and analysis，which effectively realizes the coursecontrol of the quality under webBy synthetically controling each working procedure in DISA

5、 pattern product line，high quality products can be produced at the lowest cost，both meeting the demands of users and guarantying the consignment in due timeKey words：real-time information；quality monitoring system；DISA pattern product line目 錄1 緒 論11.1 引言11.2 國(guó)內(nèi)外鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀11.3 論文的課題背景及意義31.4 論文

6、研究的內(nèi)容與價(jià)值42 總體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1 基于實(shí)時(shí)信息的鑄造生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)及組成52.2 基于實(shí)時(shí)信息的鑄造生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)62.3 基于實(shí)時(shí)信息的鑄造生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)73 SPC質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)93.1 SPC技術(shù)原理93.2 SPC分析與監(jiān)控階段154 基于實(shí)時(shí)信息的生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)184.1 各生產(chǎn)流程監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的選用184.2 數(shù)據(jù)的收集與分析204.3 信息的反饋與修正227 結(jié)論與展望46致 謝47參考文獻(xiàn)481 緒 論1.1 引言 鑄造生產(chǎn)是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)最重要的基礎(chǔ)之一，是獲得機(jī)械產(chǎn)品毛坯的主要方法之一。目前，中國(guó)成為了世界機(jī)械制造的加工

7、中心，鑄造行業(yè)得到了空前的發(fā)展機(jī)會(huì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)鑄造企業(yè)約有24000家，從業(yè)人員120多萬(wàn)人，而由此帶來(lái)的上下游產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員則更多。從產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，既有從屬于主機(jī)生產(chǎn)廠的鑄造分廠或車間，也有專業(yè)鑄造廠，還有大量的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造企業(yè)。就規(guī)模和水平而言，既有工藝先進(jìn)、機(jī)械化程度高、年產(chǎn)數(shù)萬(wàn)噸鑄件的大型鑄造廠，如重型行業(yè)、汽車行業(yè)、航空工業(yè)的一些先進(jìn)的鑄造廠；也有工藝落后、設(shè)備簡(jiǎn)陋、手工操作，年產(chǎn)鑄件幾百噸的小型鑄造廠。在我國(guó)，鑄造業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，是制造業(yè)的重要組成部份。在機(jī)械裝備中，鑄件占整機(jī)重量的比例很高，內(nèi)燃

8、機(jī)占80%、拖拉機(jī)占50%80%、液壓件、泵類機(jī)械占50%60%。汽車中的重要部件大多鑄造而成；冶金、礦山、電站等重大設(shè)備也都要依賴于大型鑄鍛件。鑄件的質(zhì)量直接影響著整機(jī)的質(zhì)量和性能。 然而，令人憂慮的現(xiàn)實(shí)是，一直以來(lái)，許多高、精、尖的鑄件不得不從國(guó)外購(gòu)買。雖然，我國(guó)也出口一定量的鑄件（約占鑄件總產(chǎn)量的10），但多數(shù)是低附加值的中低端產(chǎn)品，這幾乎與廉價(jià)出賣資源和勞動(dòng)力差不多。這就是我們與發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)技術(shù)水平差距較大所帶來(lái)的后果。我國(guó)鑄件產(chǎn)量從2000年起已連續(xù)6年位居世界第一,其中2002年我國(guó)鑄件產(chǎn)量達(dá)到了1626萬(wàn)噸,已成為世界生產(chǎn)鑄件的第一大國(guó)。我國(guó)2003年鑄件總產(chǎn)量為1 987萬(wàn)t.

9、其中鋁鎂合金為117萬(wàn)t.占總產(chǎn)量的5.8%。2004年為2242萬(wàn)噸,2005年為1800萬(wàn)噸,鑄件產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/4之多,已成為世界鑄造生產(chǎn)基地。2006年各類鑄件產(chǎn)量達(dá)2809萬(wàn)噸。華經(jīng)視點(diǎn)行業(yè)分析師預(yù)計(jì)，2008年中國(guó)鑄件的市場(chǎng)占有率仍將保持世界第一，其產(chǎn)量會(huì)增加到2660萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量的29.5%。西歐保持第二位，但是它的市場(chǎng)占有率預(yù)計(jì)會(huì)降低到18.5%。美國(guó)的鑄件產(chǎn)量為1330萬(wàn)噸，占14.8%。我國(guó)鑄造業(yè)正處在從鑄造大國(guó)向鑄造強(qiáng)國(guó)起步的新階段。我們必須克服現(xiàn)實(shí)的能源、資源、人才瓶頸和環(huán)境問題的困擾，必須抓住機(jī)遇，利用高技術(shù)提升鑄件質(zhì)量，扭轉(zhuǎn)中國(guó)鑄件在國(guó)際市場(chǎng)上技術(shù)含量不

10、高、價(jià)格低廉的局面，要扶持一批具有優(yōu)勢(shì)的鑄造企業(yè)使之成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的、能夠帶動(dòng)中國(guó)鑄件出口的龍頭企業(yè).我國(guó)鑄造行業(yè)除廠點(diǎn)多,從業(yè)人員多,產(chǎn)量大以外,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,在質(zhì)量、效率、能源與材料消耗、勞動(dòng)條件與環(huán)境保護(hù)等方面都存在差距。造成這些差距的原因是鑄造廠點(diǎn)規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)實(shí)力差，工藝和設(shè)備落后，管理水平低，從業(yè)人員素質(zhì)不高。 為了消除這些差距，為了滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，也為了鑄造行業(yè)自身的存在與發(fā)展，我國(guó)的鑄造行業(yè)應(yīng)以提高鑄件質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益為中心，面向國(guó)內(nèi)和國(guó)際兩個(gè)市場(chǎng)；加強(qiáng)管理，打好基礎(chǔ)，提高企業(yè)素質(zhì)；調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理配置資源，提倡適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)；繼續(xù)以適用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備改造鑄

11、造行業(yè)，實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，保證可持續(xù)發(fā)展。1 效益是企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 發(fā)展的基礎(chǔ)是效益，發(fā)展又是為了實(shí)現(xiàn)更高的效益。中國(guó)應(yīng)該有一個(gè)高效益的鑄造業(yè)。沒有效益的企業(yè)連生存也是困難的，更談不上發(fā)展。為了提高效益，應(yīng)從以下幾方面著手： 減員增效與節(jié)能降耗。 實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)。 采用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。2 質(zhì)量是企業(yè)的生命 質(zhì)量和效益有時(shí)看似矛盾，但兩者是統(tǒng)一的。產(chǎn)品質(zhì)量低劣的企業(yè)終究是不能立足的，更談不上效益,也不可能持續(xù)發(fā)展。提高產(chǎn)品質(zhì)量需從以下幾方面著手： 合理選購(gòu)原輔材料，正確制訂及嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)的工藝規(guī)程。 采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料。 a.加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的研究。 b.在砂型

12、鑄造中采用高硬度及高均勻度的鑄型,發(fā)展與推廣相應(yīng)的工藝與設(shè)備。 c.發(fā)展近凈形及凈形鑄造成形新工藝。 d.發(fā)展液態(tài)金屬處理及凈化的新工藝新技術(shù)，優(yōu)化材料性能。 e.發(fā)展機(jī)械化自動(dòng)化，以保證鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定性、均一性，改善勞動(dòng)條件。 f.加強(qiáng)鑄造環(huán)保設(shè)備的研究和應(yīng)用。 具有一支穩(wěn)定的高素質(zhì)的從業(yè)人員隊(duì)伍。3 實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn) 清潔化生產(chǎn)是可持續(xù)發(fā)展的基本要求。清潔化生產(chǎn)的含義是：實(shí)現(xiàn)盡可能低的資源(原材料)與能源消耗；實(shí)現(xiàn)宜人化的生產(chǎn)環(huán)境及最低或零污染物排放;生產(chǎn)清潔化的產(chǎn)品(產(chǎn)品耗能、耗材少,易于再生復(fù)用及符合人機(jī)工程要求)。鑄造的清潔化生產(chǎn),主要是應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備以實(shí)現(xiàn)低消耗、

13、低污染或者無(wú)污染及鑄造生產(chǎn)的宜人化環(huán)境等方面。二、堅(jiān)持進(jìn)行技術(shù)改造，采用成熟、適用、先進(jìn)技術(shù)企業(yè)技術(shù)改造，要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、批量大小、質(zhì)量要求，合理選用成熟、適用、先進(jìn)的技術(shù)。首先，所選技術(shù)必須成熟可靠。因?yàn)榧夹g(shù)改造不是科研，不允許失??；也不是中間試驗(yàn)，可以小規(guī)模、小范圍，而不講時(shí)間和條件。技術(shù)改造是要將成熟的科技成果應(yīng)用于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中。同時(shí)所選技術(shù)對(duì)改造企業(yè)來(lái)講還必須適用，保證在經(jīng)濟(jì)上合理。實(shí)踐告訴我們，并非凡是先進(jìn)的、技術(shù)含量高的一定是適用的。各種技術(shù)都有一定的局限性和適用范圍，適合于一定的零件，選擇不當(dāng)，再先進(jìn)的技術(shù)，也不能確保生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，不能保證產(chǎn)生高的經(jīng)濟(jì)效益。1 發(fā)展

14、高性能鑄造合金，提高產(chǎn)品的材質(zhì)水平 據(jù)近五年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鑄鐵件占鑄件總產(chǎn)量的79%80%(球鐵約占13%)，鑄鋼件占13%14%，有色合金鑄件約占7%，(鋁鑄件約占5.5%)。發(fā)展趨勢(shì)是灰鑄鐵件、鑄鋼件(主要是碳鋼件)、可鍛鑄鐵件呈下降趨勢(shì)，球鐵件在增長(zhǎng)，輕合金件占的比例越來(lái)越大。發(fā)達(dá)國(guó)家輕合金鑄件產(chǎn)量已超過(guò)鑄鋼件，其產(chǎn)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鑄鋼件；日本1998年壓鑄件的產(chǎn)值已接近灰鑄鐵件；球墨鑄鐵件的產(chǎn)量為鑄鋼件的四倍多，產(chǎn)值為鑄鋼件的兩倍。 今后，我國(guó)應(yīng)提高球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、高強(qiáng)度灰鑄鐵、合金鑄鋼、鑄造鋁合金、鎂合金的比例。 1)鑄鐵 (1)加強(qiáng)高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā) 低成本和良好的鑄造性能

15、是灰鑄鐵的主要優(yōu)勢(shì)，所以灰鑄鐵已廣泛應(yīng)用于汽車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、壓縮機(jī)和市政建設(shè)等領(lǐng)域。今后制約灰鑄鐵件增長(zhǎng)和發(fā)展的主要因素之一是輕量化，鑄鐵輕量化將為鑄鐵工業(yè)注入新的活力，今后應(yīng)加強(qiáng)高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。 (2)進(jìn)一步推廣使用球墨鑄鐵 隨著我國(guó)汽車工業(yè)和鑄管工業(yè)的發(fā)展，以及隨著我國(guó)球墨鑄鐵生產(chǎn)水平的提高，應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，預(yù)計(jì)進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)球鐵件產(chǎn)量必將有大幅度的增長(zhǎng)，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大等溫淬火球墨鑄鐵在承受強(qiáng)載荷工況機(jī)械零件和耐磨件上的應(yīng)用。推廣鑄態(tài)球墨鑄鐵，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。 (3)擴(kuò)大蠕墨鑄鐵的應(yīng)用 蠕墨鑄鐵是一種新型材料,它的強(qiáng)度、塑韌性高于灰鑄鐵,鑄造性能優(yōu)于球墨鑄鐵,

16、具有優(yōu)良的耐熱疲勞性能和導(dǎo)熱性能,可在柴油機(jī)缸蓋和排氣管、液壓閥、機(jī)床床身、鋼錠模、玻璃模具等鑄件上推廣應(yīng)用。 (4)抓好鑄鐵熔煉環(huán)節(jié),提供優(yōu)質(zhì)鐵水 抓好鑄鐵的熔煉環(huán)節(jié),及時(shí)提供優(yōu)質(zhì)鐵水,這是提高鑄件綜合質(zhì)量的基本保證。所謂優(yōu)質(zhì)鐵水,是指鐵水溫度高,成分合格,波動(dòng)小,元素?zé)龘p少,增碳率高。 目前我國(guó)用于鑄鐵件生產(chǎn)的熔煉設(shè)備90%以上為沖天爐,其中絕大部分又是小型(5T/h)冷風(fēng)沖天爐,且多使用冶金焦。這種爐子的能量效率不高(約38.8%),連續(xù)工作時(shí)間短,難以熔煉出優(yōu)質(zhì)鐵水。 為了獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，應(yīng)當(dāng)推廣鑄造焦和先進(jìn)適用爐型。熔化量大的5t/h以上的沖天爐宜采用外熱風(fēng)(500)、水冷、連續(xù)作業(yè)、

17、清潔、封閉沖天爐；流水線生產(chǎn)球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵件宜采用沖天爐感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉；生產(chǎn)特種小鑄鐵件，如供電條件好，可用感應(yīng)電爐熔煉。熔煉過(guò)程中，還可采用加氧送風(fēng)、等重除濕等先進(jìn)技術(shù)。 小型冷風(fēng)沖天爐或單爐膽熱風(fēng)沖天爐可改為雙爐膽式高效內(nèi)熱風(fēng)沖天爐，使熱風(fēng)溫度由200提高到400左右；推廣應(yīng)用多孔塞脫硫技術(shù)，發(fā)展蓋包、轉(zhuǎn)包、喂絲等球化工藝，提高球鐵鑄件的質(zhì)量。 在大批量流水生產(chǎn)中推廣應(yīng)用鐵水流、孕育絲和型內(nèi)孕育等瞬時(shí)孕育技術(shù)及過(guò)濾網(wǎng)技術(shù)，提高材料均勻性，并減少渣孔缺陷。 為及時(shí)掌握鐵水的成份變化和鐵水處理的質(zhì)量，應(yīng)逐步在專業(yè)鑄造廠配備一系列現(xiàn)代化的測(cè)試、分析和管理手段，要提高監(jiān)測(cè)設(shè)

18、備的快速性、精密性及自動(dòng)化程度。 逐步取消用爐前試塊觀測(cè)白口深度的原始粗測(cè)法，采用物理方法的鐵水性能速測(cè)儀或熱分析儀，快速測(cè)定C、Si、碳當(dāng)量和力學(xué)性能；資金充裕者引進(jìn)直讀光譜儀。 沖天爐煙氣凈化的措施就是抽出煙氣，使煙氣中的CO二次燃燒，燃燒余熱再預(yù)熱冷空氣并使熱風(fēng)鼓入沖天爐，同時(shí)達(dá)到提高鐵水溫度和煙氣凈化的雙重作用。 沖天爐除塵措施有： 干式除塵器。投資少者可采用旋流除塵器、旋風(fēng)除塵器(含多管旋風(fēng)除塵器)；投資較多者可采用袋式、靜電、顆粒層等除塵器。 濕式除塵器或兩級(jí)組合除塵(如旋風(fēng)加布袋)。這要視要求排放標(biāo)準(zhǔn)和投資多少而定，但要注意，常用的袋式除塵器要考慮煙氣冷卻和布袋的使用壽命(特別是

19、打爐時(shí))，濕式除塵要處理好含塵水排放堵塞下水道，造成二次污染的問題。 2)增加鑄鋼品種，提高鑄鋼件質(zhì)量 鑄鋼工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)將不再是鑄鋼件產(chǎn)量、鑄鋼廠數(shù)量和生產(chǎn)能力的增加，而是鑄鋼件的質(zhì)量、品種、性能以及合金鋼的比例的不斷提高。我國(guó)合金鋼鑄件的比例不足20%，而工業(yè)發(fā)國(guó)家已達(dá)到42%48%。隨著合金鋼鑄件比例的提高，對(duì)合金鋼液的精煉要求也愈來(lái)愈高。采用高新技術(shù)提高鑄鋼件性能，縮小鑄鋼件體積，提高鑄鋼件壽命是亟待解決的問題。建議在如下幾方面開展工作。 開發(fā)鑄鋼中合金鋼新鋼種，提高鑄鋼性能，部分頂替鍛鋼，提高材料利用率，降低成本，縮短制造周期，節(jié)省能源、資源等。 采用高新技術(shù)提高鑄鋼鋼液純凈度、均勻

20、度與晶粒細(xì)化程度，進(jìn)一步提高鑄鋼的強(qiáng)韌性，減輕鑄件重量(與國(guó)外相比重10%20%)，降低廢品率。精煉工藝有：氬氣凈化；鈣線射入凈化加氬氣凈化；AOD精煉；VOD、VODC爐精煉。 采用近終形鑄造技術(shù)，進(jìn)一步提高鑄鋼件尺寸精度與表面質(zhì)量，減少加工余量(與國(guó)外相比，加工余量大13倍以上)。 降低能源與新砂消耗(噸鋼水耗電：我國(guó)700850kWh，日本450550kWh)及提高鑄鋼件工藝出品率(我國(guó)55%58%，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家60%)。 開發(fā)鋼基復(fù)合材料。 提高環(huán)保水平，達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 3)有色合金鑄造重點(diǎn)發(fā)展鋁、鎂等輕合金鑄造輕合金由于具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕等一系列優(yōu)良特性，廣泛地應(yīng)用于航

21、空、航天、汽車、機(jī)械等各行業(yè)。有色合金熔煉應(yīng)推廣感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐熱效率高，作業(yè)環(huán)境好，應(yīng)是有色合金熔煉的主要設(shè)備。應(yīng)逐步淘汰燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐。燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐不但熱效率低，而且會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染。還應(yīng)推廣鋁合金氣體噴吹無(wú)毒熔煉技術(shù)。2 發(fā)展先進(jìn)的造型、制芯、落砂、清理工藝和設(shè)備 先進(jìn)、成熟、適用的鑄造成型工藝方面，可按產(chǎn)品為對(duì)象，大致分為以下三種類型： (1)大批量生產(chǎn)的中小型鑄件，應(yīng)推廣預(yù)緊實(shí)的高壓、靜壓、射壓或氣沖造型高效流水線濕型砂造型，減少、淘汰震壓式造型；推廣樹脂砂高效制芯(熱、溫和冷芯盒，殼芯等)，減少油砂或粘土砂制芯的比例。濕型鑄造中推廣煤粉代用材料。 (2)單件

22、、小批量生產(chǎn)的中、大型鑄件，繼續(xù)推廣各種類型的樹脂自硬砂(呋喃、Pepset法、堿性酚醛樹脂砂等)，在中、大型鑄鋼件生產(chǎn)中，也可推廣采用酯硬化水玻玻璃砂，代替和淘汰粘土砂干型。 (3)特定鑄件應(yīng)推廣各種特種鑄造，如離心鑄管、輕合金壓鑄、低壓鑄造、硅溶膠熔模鑄造或硅溶膠-水玻璃復(fù)合制殼工藝、型材連鑄、鐵型覆砂、V法、消失模鑄造等。 此外，還應(yīng)開發(fā)和推廣能提高鑄件精度和表面質(zhì)量的專用涂料系列和涂敷技術(shù)，如不占位涂料、流涂涂料、能控制冷卻速度的涂料等。 關(guān)于鑄件清理，繼續(xù)推廣強(qiáng)力拋、噴丸等高效機(jī)械化清砂，淘汰水力清砂、水爆清砂，減少手工清砂。對(duì)鑄鐵件配備拋丸清理設(shè)備或清理生產(chǎn)線，鑄鋼件或較復(fù)雜的鑄鐵

23、大件采用噴拋聯(lián)合清理設(shè)備，液壓件等小殼體類鑄件可采用電液壓或電化學(xué)清砂設(shè)備；如組織清整生產(chǎn)線要盡量考慮鑄件的在線檢測(cè)(如測(cè)尺寸精度、表面硬度等)、粗加工基準(zhǔn)定位面，設(shè)置鑄件的防銹處理(浸防銹液或涂底漆等)。 還應(yīng)開發(fā)推廣機(jī)械手和機(jī)器人在落砂清理, 切割澆冒口, 打磨飛邊毛刺中的應(yīng)用, 改善工人的勞動(dòng)條件。3 將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入鑄造領(lǐng)域 傳統(tǒng)的鑄造設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方法已不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步的要求，為了贏得競(jìng)爭(zhēng)、占有市場(chǎng)、可持續(xù)發(fā)展，鑄造生產(chǎn)廠必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進(jìn)新技術(shù)、新思維。將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入鑄造領(lǐng)域正是這一趨勢(shì)的迫切要求。 以下就計(jì)算機(jī)在鑄造領(lǐng)域應(yīng)用的一些重要方面，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分

24、析、計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制、專家系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、鑄造工裝的計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及Internet與鑄造產(chǎn)業(yè)等進(jìn)行闡述。 1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析 (1)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design,簡(jiǎn)稱CAD)是以計(jì)算機(jī)為主要手段，輔助設(shè)計(jì)者完成某項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的建立、修改、分析和優(yōu)化，輸出信息全過(guò)程的綜合性技術(shù)。 與傳統(tǒng)鑄造工藝設(shè)計(jì)方法相比，用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)鑄造工藝可以顯著提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期;能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)與分析的統(tǒng)一;可以存貯并利用鑄造工作者的經(jīng)驗(yàn),較容易設(shè)計(jì)出合理的鑄造工藝;同時(shí)為鑄造計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering,簡(jiǎn)稱CAE)、計(jì)

25、算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing,簡(jiǎn)稱CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(Computer Aided Process Planning,簡(jiǎn)稱CAPP)及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System,簡(jiǎn)稱CIMS)的實(shí)施準(zhǔn)備完備的信息,奠定良好的基礎(chǔ)。 經(jīng)過(guò)幾十年的努力,目前國(guó)內(nèi)外研制開發(fā)的鑄造工藝CAD系統(tǒng),概括起來(lái)可以分為通用和專用鑄造工藝CAD兩類： 通用鑄造CAD系統(tǒng)：主要用于普通砂型鑄造工藝的設(shè)計(jì),又分為鑄鋼、灰鑄鐵、球鐵及有色等種類。功能包括澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),補(bǔ)縮系統(tǒng)設(shè)計(jì),分型面、拔模斜度、加工余量

26、的確定,尺寸標(biāo)注以及工藝圖及工藝卡的輸出。 專用鑄造CAD系統(tǒng)：主要用于某些特定范圍和特定目的的鑄造工藝設(shè)計(jì),如壓鑄型CAD、齒輪類CAD、閥體類CAD、曲軸類CAD、機(jī)架類CAD、缸體類CAD、葉片類CAD、DISA造型線鑄造工藝設(shè)計(jì)CAD等。 上述鑄造工藝CAD多為二維系統(tǒng)，以甩掉繪圖板、紅藍(lán)鉛筆及鑄造手冊(cè)為主要目的。 (2)計(jì)算機(jī)輔助分析 計(jì)算機(jī)輔助分析又稱計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering,簡(jiǎn)稱CAE),是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。一般說(shuō)來(lái),它是通過(guò)建立能夠準(zhǔn)確描述研究對(duì)象某一過(guò)程的數(shù)學(xué)模型,采用合適可行的求解方法,使得在計(jì)算機(jī)上模擬仿真出研究對(duì)象的特

27、定過(guò)程,分析有關(guān)影響因素,預(yù)測(cè)這一特定過(guò)程的可能趨勢(shì)與結(jié)果。鑄造過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)便屬于典型的CAE技術(shù)。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,鑄造CAE所涉及的范圍已相當(dāng)廣泛,歸納起來(lái)主要有下面幾個(gè)方面：溫度場(chǎng)模擬 傳熱學(xué)原理 分析鑄件的傳熱過(guò)程，模擬鑄件的凝固進(jìn)程，預(yù)測(cè)縮孔縮松缺陷流動(dòng)場(chǎng)模擬 流體力學(xué)原理 分析鑄件的充型過(guò)程，可以優(yōu)化澆注系統(tǒng)，預(yù)測(cè)卷氣、夾渣、沖砂等缺陷流動(dòng)，傳熱耦合計(jì)算 流體力學(xué)與傳熱學(xué)原理 在模擬充型同時(shí)，計(jì)算傳熱，可以預(yù)測(cè)澆不足、冷隔等缺陷，提高溫場(chǎng)模擬精度應(yīng)力場(chǎng)模擬 力學(xué)原理(有Heyn模型,彈塑性模型,Perzyna模型等),分固相及固液并存區(qū)兩種類型 分析鑄件的應(yīng)力分布，預(yù)測(cè)熱裂、

28、冷裂、變形等缺陷組織模擬 確定性模型，Monte Carlo、Cellular Automaton等統(tǒng)計(jì)法模型，相場(chǎng)模型 分宏觀,中觀和微觀模擬,計(jì)算形核數(shù),初晶類型,枝晶生長(zhǎng)速度,組織轉(zhuǎn)變,石墨形狀、大小,預(yù)測(cè)性能其他過(guò)程模擬 沖天爐熔化過(guò)程模擬，型砂緊實(shí)過(guò)程模擬等上述模擬技術(shù)已從最初的普通重力砂型鑄造擴(kuò)展到壓鑄、低壓鑄造、熔模鑄造、電磁鑄造、雙輥連鑄、電渣熔鑄等眾多鑄造方法。 目前，鑄造數(shù)值模擬技術(shù)尤其是三維溫度場(chǎng)模擬、流動(dòng)場(chǎng)模擬及彈塑性狀態(tài)應(yīng)力場(chǎng)模擬已逐步進(jìn)入實(shí)用階段，國(guó)內(nèi)外一些商品化軟件系統(tǒng)先后推向市場(chǎng)，對(duì)實(shí)際鑄件生產(chǎn)起著越來(lái)越重要的作用。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助分析應(yīng)以積極

29、推廣。 實(shí)施甩圖板、甩紅藍(lán)鉛筆、甩鑄造手冊(cè)工程 當(dāng)前國(guó)內(nèi)鑄造生產(chǎn)依然是采用傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)手段，鑄造工藝CAD的應(yīng)用幾近空白，應(yīng)當(dāng)盡快實(shí)施甩圖板、甩紅藍(lán)鉛筆、甩鑄造手冊(cè)工程，實(shí)現(xiàn)鑄造工藝的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。這是鑄造行業(yè)技術(shù)改造的必然要求。 大力推廣鑄造CAE技術(shù) 目前國(guó)內(nèi)采用鑄造CAE技術(shù)的企業(yè)不到100家，僅占所有鑄造廠家的0.5%左右，與西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家(10%左右)差別很大，推廣應(yīng)用工作應(yīng)大力加強(qiáng)。一方面國(guó)內(nèi)鑄造業(yè)應(yīng)解放思想，大膽采用最新科技成果；另一方面還應(yīng)正確認(rèn)識(shí)鑄造CAE系統(tǒng)的作用，它側(cè)重于分析、優(yōu)化鑄造工藝，但它絕對(duì)不能完全代替鑄造工程技術(shù)人員，不能神化它的功用，亦不應(yīng)無(wú)視其作用，確切地

30、說(shuō)它是鑄造工作者手中的有利工具。最后還需要政府的扶植，多渠道推廣。 鑄造工裝初步實(shí)現(xiàn)CADCAE/CAM/RPM一體化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程制造 在整個(gè)鑄造生產(chǎn)中，鑄造工裝尤其是鑄造模具/模板的設(shè)計(jì)制造，比較易于實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM/RPM一體化。目前國(guó)內(nèi)一些鑄造工裝企業(yè)已初步采用了上述先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，甚至還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程制造。但范圍太小，需要進(jìn)一步加大推廣應(yīng)用力度。 加強(qiáng)人才培訓(xùn) 鑄造CAD、CAE推廣應(yīng)用的另一個(gè)關(guān)鍵是人才培訓(xùn)，性能先進(jìn)的CAD、CAE軟件系統(tǒng)只有配以高素質(zhì)的應(yīng)用人才才能達(dá)到最佳效果。因此在推廣高技術(shù)的同時(shí)應(yīng)大力加強(qiáng)人才培訓(xùn)。 2)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制 利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或

31、生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)與控制是計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的重要內(nèi)容。近些年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了很多利用微機(jī)來(lái)測(cè)試各種參數(shù)、監(jiān)視生產(chǎn)狀況、控制生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備及裝置，從而有效地提高了鑄件質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低鑄造成本。鑄造過(guò)程采用微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)與控制是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件的必備條件，也是現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)的一個(gè)重要標(biāo)志。 微機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)通常由計(jì)算機(jī)硬件與軟件、I/O接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)、傳感器及執(zhí)行機(jī)械等部分組成。 目前在鑄造生產(chǎn)中運(yùn)用的微機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)主要有如下幾個(gè)方面： 型砂性能及砂處理過(guò)程微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有緊實(shí)率、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、有效粘土含量、透氣性測(cè)定及水分控制

32、。 沖天爐熔煉的微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有配料的自動(dòng)控制、風(fēng)量調(diào)節(jié)、冷卻水量控制、濕度及溫度控制。 金屬液質(zhì)量的爐前快速檢測(cè)及微機(jī)處理。主要功能有各元素成分測(cè)定、金屬液溫度、共晶度、孕育效果、抗拉強(qiáng)度、硬度的測(cè)定。 鑄件成形過(guò)程的微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有金屬液流動(dòng)性檢測(cè)、鑄型性能檢測(cè)、造型線主輔機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控。 鑄件成品質(zhì)量的微機(jī)檢測(cè)。主要功能有檢測(cè)鑄件內(nèi)部空洞的大小、檢測(cè)鑄件表面的粗糙度。 此外還有低壓及壓鑄生產(chǎn)過(guò)程微機(jī)控制系統(tǒng)、料庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)及生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)等。 隨著科技的發(fā)展，鑄造行業(yè)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)將越來(lái)越強(qiáng)調(diào)在線監(jiān)控，強(qiáng)調(diào)集成化與智能化。 在線化 能夠?qū)﹁T造過(guò)程或設(shè)備進(jìn)行

33、在線檢測(cè)與控制，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制有關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，從而使鑄造過(guò)程或設(shè)備保持著最佳狀態(tài)。 集成化 各監(jiān)控系統(tǒng)能夠相互配合、相互協(xié)調(diào)，成為一個(gè)有機(jī)的整體。 智能化 監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，自動(dòng)發(fā)出準(zhǔn)確合理的指令控制相關(guān)對(duì)象。 遠(yuǎn)程化 利用Internet可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程(異地)監(jiān)控。 國(guó)內(nèi)鑄造企業(yè)這一領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)應(yīng)用相對(duì)較多,尤其是一些大規(guī)模專業(yè)鑄造生產(chǎn)廠家,比較注重該方面技術(shù)的應(yīng)用。但總的來(lái)說(shuō),應(yīng)用面還不夠?qū)?現(xiàn)有的檢測(cè)與控制系統(tǒng)也大都是散兵游勇,各自為政,相對(duì)孤立地完成某一特定的工作。因此鑄造企業(yè)一方面在抓現(xiàn)有鑄造監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)代化改造的同時(shí),注重引進(jìn)吸收先進(jìn)在線化、智能化、集成

34、化的監(jiān)控技術(shù),從而達(dá)到高效低耗生產(chǎn)出高質(zhì)量鑄件的目的。3)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)(Expert System)是近幾十年來(lái)人工智能領(lǐng)域研究開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它是人類長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)智能科學(xué)的探索成果和實(shí)際問題求解需要相結(jié)合的必然產(chǎn)物。 專家系統(tǒng)是一種基于知識(shí)的智能系統(tǒng),以求解那些人類專家才能解決的高難度問題為特征。一般包括知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取機(jī)制、解釋機(jī)制及用戶接口等部分。 鑄造生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,產(chǎn)品質(zhì)量受諸多影響因素的制約。而這些因素一般是隨機(jī)的、復(fù)雜的、很難用數(shù)學(xué)公式描述。在處理一些突發(fā)事件時(shí),往往需要豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),而這些知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)并不是所有人都能夠掌握的。一個(gè)性能優(yōu)越的鑄造生產(chǎn)

35、專家系統(tǒng)就可以處理生產(chǎn)中錯(cuò)綜復(fù)雜的情況,在不確定信息基礎(chǔ)上得到正確的結(jié)論,及時(shí)準(zhǔn)確地解決問題。國(guó)外鑄造專家系統(tǒng)的研制起始于80年代,一些不同類型的鑄造專家系統(tǒng)先后推向市場(chǎng),如沖天爐控制專家系統(tǒng),鑄件缺陷分析診斷專家系統(tǒng),鑄造過(guò)程規(guī)劃、咨詢系統(tǒng),熔模鑄造專家系統(tǒng)等,在實(shí)際生產(chǎn)中已取得較好的應(yīng)用效果。 國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的研究開發(fā)工作起步較晚，但在一些方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,先后推出了型砂質(zhì)量管理專家系統(tǒng),鑄造缺陷分析專家系統(tǒng),自硬砂質(zhì)量分析專家系統(tǒng),壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及缺陷診斷鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)等。 盡管鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)的研究工作已在很多領(lǐng)域展開,并取得了一定的應(yīng)用效果,但總的來(lái)說(shuō)目前還處于初始階段。一些技

36、術(shù)及應(yīng)用環(huán)節(jié)的障礙,如鑄造知識(shí)類型復(fù)雜、知識(shí)表達(dá)困難、決策空間大、多目標(biāo)和多重約束、模糊性和不確定性等都有待于進(jìn)一步解決。 專家系統(tǒng)控制是智能控制的另一個(gè)重要分支,是專家系統(tǒng)應(yīng)用研究的前沿。在線專家系統(tǒng)控制更是倍受關(guān)注,鑄造領(lǐng)域這方面的研究將逐步展開。 鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)是一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合極其緊密的應(yīng)用技術(shù),需要從實(shí)際中來(lái),到實(shí)際中去。鑄造專家系統(tǒng)的研制及應(yīng)用均需要鑄造生產(chǎn)企業(yè)給予大力的幫助與支持,因此應(yīng)用推廣工作應(yīng)引起多方面高度重視。 4)信息處理系統(tǒng) 信息社會(huì)的一個(gè)重要特征就是"信息爆炸",在這樣的背景下,如何運(yùn)用高效的管理手段及時(shí)準(zhǔn)確地分析和處理要"爆炸&q

37、uot;的信息和浩瀚的數(shù)據(jù)就顯得非常重要了。對(duì)于一個(gè)鑄造企業(yè)來(lái)說(shuō),企業(yè)內(nèi)部各管理部門之間、各生產(chǎn)部門之間、管理和生產(chǎn)部門之間以及企業(yè)和外部之間需要傳遞大量的信息；另一方面企業(yè)內(nèi)部各部門技術(shù)的進(jìn)步往往會(huì)發(fā)生一些阻礙信息交流的"孤島",一些處理系統(tǒng)如CAD、CAE、CAM、CAPP所需要的及所生成的數(shù)據(jù)彼此差異很大,需要協(xié)調(diào)管理,才能達(dá)到資源共享。根據(jù)上述要求信息處理系統(tǒng)(Information Processing System)應(yīng)運(yùn)而生。 企業(yè)信息處理系統(tǒng)有別于管理信息系統(tǒng)(Management Informtation System,簡(jiǎn)稱MIS)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Produ

38、ction Data Management,簡(jiǎn)稱PDM),是一個(gè)范圍更廣、內(nèi)容更深,集整個(gè)企業(yè)所有行為為一體的信息處理系統(tǒng)。以鑄造生產(chǎn)為例,一個(gè)鑄造廠的信息處理系統(tǒng)應(yīng)含蓋該廠的所有行為,包括市場(chǎng)營(yíng)銷、物料進(jìn)出、生產(chǎn)組織與協(xié)調(diào)、行政管理、與外界的信息交換等等。 當(dāng)今世界信息技術(shù)即將成為第一大產(chǎn)業(yè),各種各樣信息處理技術(shù)大量涌現(xiàn)、日新月異,特別是信息高速公路的出現(xiàn),使人類社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代。但是與其他領(lǐng)域相比,鑄造行業(yè)信息處理技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用顯得過(guò)于落伍。特別是國(guó)內(nèi)的鑄造生產(chǎn)廠家,基本是拒信息技術(shù)于門外,盡管也有個(gè)別企業(yè)嘗試采用現(xiàn)代先進(jìn)信息處理技術(shù),但畢竟鳳毛麟角,遠(yuǎn)沒有形成氣候?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)鑄

39、造行業(yè)信息處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀,有以下特點(diǎn)： 研究開發(fā)沒形成規(guī)模 基本上處于手工、作坊式、來(lái)料加工方式,沒有形成規(guī)模、特色。所采用的技術(shù)也遠(yuǎn)不是最先進(jìn)的。 應(yīng)用范圍較窄 主要集中在鑄造企業(yè)的財(cái)務(wù)、人事、庫(kù)料管理等方面,現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理很少,基本上談不上系統(tǒng)集成。 缺乏先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用 如PDM技術(shù)、MRP-技術(shù)、Internet/Intranet技術(shù)等應(yīng)用還處于起步階段。 但是,作為機(jī)械產(chǎn)品毛坯重要的生產(chǎn)方式,鑄造必須吸納各種現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù),以實(shí)現(xiàn)自身的完善與發(fā)展。先進(jìn)信息處理技術(shù)的應(yīng)用將是鑄造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段及將來(lái)的技術(shù)進(jìn)步最重要的領(lǐng)域之一。其發(fā)展也必將呈現(xiàn)集成化、國(guó)際化等趨勢(shì)。 鑄造企業(yè)信息處理系

40、統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,需要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)與規(guī)劃。該系統(tǒng)的實(shí)施與應(yīng)用將徹底改變鑄造企業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)、管理方式。5)鑄造工裝的計(jì)算機(jī)應(yīng)用 鑄造工裝尤其鑄造模具、模板的設(shè)計(jì)制造與普通鑄件生產(chǎn)過(guò)程相比,更方便采用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。因此,目前在整個(gè)鑄造相關(guān)環(huán)節(jié)中,鑄造工裝的生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)較多地應(yīng)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)與制造手段。 進(jìn)入九十年代中期,國(guó)內(nèi)外一些專業(yè)鑄造模具/模板制造企業(yè),已比較普遍采用以下列方面為代表的先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造手段,完全變革了傳統(tǒng)的制模方式,帶來(lái)了鑄造工裝生產(chǎn)的徹底性革命。 CAD/CAM一體化 在三維特征造型系統(tǒng)上直接進(jìn)行模具的設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)模具各部分的虛擬裝配,自動(dòng)檢查干涉情況;能夠完成走刀

41、規(guī)劃和加工模擬;可以自動(dòng)生成NC代碼,迅速快捷地生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄造模具來(lái)。 快速原型制造 利用快速原型制造(RPM)技術(shù),能夠快速提供鑄造工裝的模樣,可以顯著縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，降低試制成本。 并行工程(CE) 在鑄造模具/模板設(shè)計(jì)的一開始就綜合并行考慮模具的設(shè)計(jì)、加工、裝配、使用直到報(bào)廢處理的所有環(huán)境,可以將設(shè)計(jì)錯(cuò)誤降低到最低。 遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造 隨著Internet的不斷發(fā)展,鑄造工裝的異地設(shè)計(jì)、異地制造已成為現(xiàn)實(shí),遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造技術(shù)能夠充分發(fā)揮不同國(guó)家、不同地區(qū)的各種資源優(yōu)勢(shì),達(dá)到最佳配置。 展望先進(jìn)鑄造工裝生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，將呈現(xiàn)如下特點(diǎn)： 并行環(huán)境下CAD/CAE/CAM/RPM集成

42、 將CAE技術(shù)引入鑄造工裝的設(shè)計(jì)制造過(guò)程,分析預(yù)測(cè)產(chǎn)品制造及使用過(guò)程各物理特性的變化,從而優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造工藝。進(jìn)一步將實(shí)現(xiàn)并行環(huán)境下CAD/CAE/CAM/RPM集成。 分散網(wǎng)絡(luò)化制造(DNM) 作為遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展,分散網(wǎng)絡(luò)化制造能快速、并行地將不同的成員組合成鑄造工裝虛擬企業(yè),以最大限度地滿足市場(chǎng)需求,充分利用現(xiàn)有資源,保證可持續(xù)發(fā)展。 盡管國(guó)內(nèi)鑄造工裝制造的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已倍受關(guān)注,也取得了巨大的進(jìn)步,但與西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比,國(guó)內(nèi)的技術(shù)研究開發(fā)水平還很落后,推廣應(yīng)用范圍還很小,亟需迅速提高。 6)Internet與鑄造產(chǎn)業(yè) 因特網(wǎng),即Internet是一個(gè)國(guó)際性的計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò),它

43、由千百萬(wàn)計(jì)相互聯(lián)接的計(jì)算機(jī)組成,范圍已遍及五大洲幾乎所有的國(guó)家,是現(xiàn)代社會(huì)傳遞信息的重要工具,對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生著日益深刻的影響。 與其他領(lǐng)域一樣,因特網(wǎng)對(duì)制造業(yè)的影響是巨大的。目前國(guó)外的先進(jìn)制造企業(yè)50%左右的生產(chǎn)信息是通過(guò)因特網(wǎng)傳遞的。一些企業(yè)的商務(wù)活動(dòng)已過(guò)渡到網(wǎng)上商務(wù)時(shí)代。因特網(wǎng)正改變著傳統(tǒng)企業(yè)的運(yùn)作模式,使大部分企業(yè)行為方式發(fā)生了本質(zhì)革命,主要體現(xiàn)在如下一些方面： 新的商務(wù)模式 包括網(wǎng)上企業(yè)主頁(yè)信息發(fā)布;網(wǎng)上產(chǎn)品與服務(wù)廣告;網(wǎng)上訂貨與銷售等,Internet能夠在企業(yè)與用戶間、企業(yè)與協(xié)作企業(yè)間建立快速信息流傳遞,為制造業(yè)抓住商機(jī)、快速報(bào)價(jià)、簽定合同、組織協(xié)作、建立供應(yīng)鏈、敏捷響應(yīng)用戶需求提

44、供了保證。 新的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造方式 利用Internet可以實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同研究、開發(fā),異地協(xié)同設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)程制造,充分合理利用、配置資源。 新的售前、售后服務(wù)方式 包括遠(yuǎn)程演示、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、遠(yuǎn)程診斷服務(wù)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)等嶄新手段。 新的企業(yè)管理方式 Internet和Intranet的應(yīng)用可以使企業(yè)管理集約化。對(duì)供應(yīng)鏈實(shí)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,減少庫(kù)存,實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)狀態(tài),能夠提高管理水平,降低管理費(fèi)用。 新的企業(yè)組織方式 利用Internet可以組織不同區(qū)域的相關(guān)企業(yè),形成虛擬企業(yè),實(shí)現(xiàn)分散網(wǎng)絡(luò)化制造(DNM),能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),最大限度合理利用各種資源。 西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的鑄造組織及鑄造企業(yè)非常重視In

45、ternet的使用,紛紛建立自己的主頁(yè)、站點(diǎn),這些國(guó)家鑄造產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)上電子商務(wù)、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造、虛擬鑄造工廠等領(lǐng)域都在飛速發(fā)展。 國(guó)內(nèi)鑄造業(yè)Internet發(fā)展也非常快,一些組織、企業(yè)都已擁有自己的主頁(yè)、站點(diǎn),部分鑄造企業(yè)的網(wǎng)上電子商務(wù)活動(dòng)相當(dāng)活躍,尤其是一些鑄造模具生產(chǎn)廠家已實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)程制造。但總的來(lái)說(shuō)應(yīng)用面還不夠廣,尚需進(jìn)一步拓寬,應(yīng)用的層次還比較低,亟待進(jìn)一步提高。 國(guó)內(nèi)鑄造企業(yè)應(yīng)盡快駛上"信息高速公路",首先建立自己的主頁(yè),逐步開展網(wǎng)上電子商務(wù)。根據(jù)各自企業(yè)的實(shí)際情況,有計(jì)劃、有步驟地采用網(wǎng)絡(luò)化高新技術(shù),來(lái)改進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)手段,面向二十一世紀(jì)的中國(guó)鑄造業(yè)必將煥然

46、一新。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有50余條DISA鑄造生產(chǎn)線，大多數(shù)企業(yè)對(duì)鑄件的質(zhì)量是保留試件、手工制表記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)或用EXCEL表格儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，未能通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等信息手段實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息的及時(shí)處理與反饋，不能以正確的方式、在正確的時(shí)間、向正確的部門提供正確的質(zhì)量信息。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和管理科學(xué)的發(fā)展，以先進(jìn)的信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)為支持的基于實(shí)時(shí)信息的中小鑄造業(yè)制造系統(tǒng)，質(zhì)量預(yù)測(cè)與控制系統(tǒng)可以突破傳統(tǒng)的質(zhì)量管理在空間、時(shí)間和信息處理等方面的限制，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期內(nèi)質(zhì)量環(huán)節(jié)的全過(guò)程集成和全面質(zhì)量管理提供了手段。國(guó)內(nèi)很多企業(yè)已經(jīng)建成或正在建設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和基于Web的管理信息系

47、統(tǒng)。建設(shè)基于B/S結(jié)構(gòu)的鑄件生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，有力促進(jìn)了制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和管理水平的提高。實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)于充分發(fā)揮DISA造型生產(chǎn)線的效益，提高管理效率和管理現(xiàn)代化水平，確保生產(chǎn)安全，有著重要的意義。1.2 國(guó)內(nèi)外鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀(1)國(guó)內(nèi)鑄造監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控是計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的重要內(nèi)容。近些年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了很多利用微機(jī)來(lái)測(cè)試各種參數(shù)、監(jiān)視生產(chǎn)狀況、控制生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備及裝置，從而有效地提高了鑄件質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低鑄造成本。目前在鑄造生產(chǎn)中運(yùn)用的微機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)主要有如下幾個(gè)方面

48、： 型砂性能及砂處理過(guò)程微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有緊實(shí)率、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、有效粘土含量、透氣性測(cè)定及水分控制。 沖天爐熔煉的微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有配料的自動(dòng)控制、風(fēng)量調(diào)節(jié)、冷卻水量控制、濕度及溫度控制。 金屬液質(zhì)量的爐前快速檢測(cè)及微機(jī)處理。主要功能有各元素成分測(cè)定、金屬液溫度、共晶度、孕育效果、抗拉強(qiáng)度、硬度的測(cè)定。 鑄件成形過(guò)程的微機(jī)檢測(cè)與控制。主要功能有金屬液流動(dòng)性檢測(cè)、鑄型性能檢測(cè)、造型線主輔機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控。 鑄件成品質(zhì)量的微機(jī)檢測(cè)。主要功能有檢測(cè)鑄件內(nèi)部空洞的大小、檢測(cè)鑄件表面的粗糙度。 此外還有低壓及壓鑄生產(chǎn)過(guò)程微機(jī)控制系統(tǒng)、料庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)及生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)等。 隨著科技

49、的發(fā)展，鑄造行業(yè)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)將越來(lái)越強(qiáng)調(diào)在線監(jiān)控，強(qiáng)調(diào)集成化與智能化。 在線化 能夠?qū)﹁T造過(guò)程或設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)與控制，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)控制有關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，從而使鑄造過(guò)程或設(shè)備保持著最佳狀態(tài)。 集成化 各監(jiān)控系統(tǒng)能夠相互配合、相互協(xié)調(diào)，成為一個(gè)有機(jī)的整體。 智能化 監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，自動(dòng)發(fā)出準(zhǔn)確合理的指令控制相關(guān)對(duì)象。 遠(yuǎn)程化 利用Internet可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程(異地)監(jiān)控。 國(guó)內(nèi)鑄造企業(yè)這一領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)應(yīng)用相對(duì)較多,尤其是一些大規(guī)模專業(yè)鑄造生產(chǎn)廠家,比較注重該方面技術(shù)的應(yīng)用。但總的來(lái)說(shuō),應(yīng)用面還不夠?qū)?現(xiàn)有的檢測(cè)與控制系統(tǒng)也大都是散兵游勇,各自為政,相對(duì)孤立地

50、完成某一特定的工作。因此鑄造企業(yè)一方面在抓現(xiàn)有鑄造監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)代化改造的同時(shí),注重引進(jìn)吸收先進(jìn)在線化、智能化、集成化的監(jiān)控技術(shù),從而達(dá)到高效低耗生產(chǎn)出高質(zhì)量鑄件的目的。專家系統(tǒng)(Expert System)是近幾十年來(lái)人工智能領(lǐng)域研究開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它是人類長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)智能科學(xué)的探索成果和實(shí)際問題求解需要相結(jié)合的必然產(chǎn)物。 專家系統(tǒng)是一種基于知識(shí)的智能系統(tǒng),以求解那些人類專家才能解決的高難度問題為特征。一般包括知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取機(jī)制、解釋機(jī)制及用戶接口等部分。 鑄造生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,產(chǎn)品質(zhì)量受諸多影響因素的制約。而這些因素一般是隨機(jī)的、復(fù)雜的、很難用數(shù)學(xué)公式描述。在處理一些突發(fā)

51、事件時(shí),往往需要豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),而這些知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)并不是所有人都能夠掌握的。一個(gè)性能優(yōu)越的鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)就可以處理生產(chǎn)中錯(cuò)綜復(fù)雜的情況,在不確定信息基礎(chǔ)上得到正確的結(jié)論,及時(shí)準(zhǔn)確地解決問題。國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的研究開發(fā)工作起步較晚，但在一些方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,先后推出了型砂質(zhì)量管理專家系統(tǒng),鑄造缺陷分析專家系統(tǒng),自硬砂質(zhì)量分析專家系統(tǒng),壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及缺陷診斷鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)等。 盡管鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)的研究工作已在很多領(lǐng)域展開,并取得了一定的應(yīng)用效果,但總的來(lái)說(shuō)目前還處于初始階段。一些技術(shù)及應(yīng)用環(huán)節(jié)的障礙,如鑄造知識(shí)類型復(fù)雜、知識(shí)表達(dá)困難、決策空間大、多目標(biāo)和多重約束、模糊性和不確定性等都有待

52、于進(jìn)一步解決。 專家系統(tǒng)控制是智能控制的另一個(gè)重要分支,是專家系統(tǒng)應(yīng)用研究的前沿。在線專家系統(tǒng)控制更是倍受關(guān)注,鑄造領(lǐng)域這方面的研究將逐步展開。 鑄造生產(chǎn)專家系統(tǒng)是一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合極其緊密的應(yīng)用技術(shù),需要從實(shí)際中來(lái),到實(shí)際中去。鑄造專家系統(tǒng)的研制及應(yīng)用均需要鑄造生產(chǎn)企業(yè)給予大力的幫助與支持,因此應(yīng)用推廣工作應(yīng)引起多方面高度重視。 4)信息處理系統(tǒng) 信息社會(huì)的一個(gè)重要特征就是"信息爆炸",在這樣的背景下,如何運(yùn)用高效的管理手段及時(shí)準(zhǔn)確地分析和處理要"爆炸"的信息和浩瀚的數(shù)據(jù)就顯得非常重要了。對(duì)于一個(gè)鑄造企業(yè)來(lái)說(shuō),企業(yè)內(nèi)部各管理部門之間、各生產(chǎn)部門之間、管

53、理和生產(chǎn)部門之間以及企業(yè)和外部之間需要傳遞大量的信息；另一方面企業(yè)內(nèi)部各部門技術(shù)的進(jìn)步往往會(huì)發(fā)生一些阻礙信息交流的"孤島",一些處理系統(tǒng)如CAD、CAE、CAM、CAPP所需要的及所生成的數(shù)據(jù)彼此差異很大,需要協(xié)調(diào)管理,才能達(dá)到資源共享。根據(jù)上述要求信息處理系統(tǒng)(Information Processing System)應(yīng)運(yùn)而生。 企業(yè)信息處理系統(tǒng)有別于管理信息系統(tǒng)(Management Informtation System,簡(jiǎn)稱MIS)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Production Data Management,簡(jiǎn)稱PDM),是一個(gè)范圍更廣、內(nèi)容更深,集整個(gè)企業(yè)所有行為為一體的信息處理系統(tǒng)。以鑄造生產(chǎn)為例,一個(gè)鑄造廠的信息處理系統(tǒng)應(yīng)含蓋該廠的所有行為,包括市場(chǎng)營(yíng)銷、物料進(jìn)出、生產(chǎn)組織與協(xié)調(diào)、行政管理、與外界的信息交換等等。 當(dāng)今世界信息技術(shù)即將成為第一大產(chǎn)業(yè),各種各樣信息處理技術(shù)大量涌現(xiàn)、日新月異,特別是信息高