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        基于智能制造的擠壓鑄造設(shè)備功能與特征分析

        2014-11-25 11:42:14孔建田莉莉
        金屬加工(熱加工) 2014年23期
        關(guān)鍵詞:協(xié)作智能化自動(dòng)

        孔建,田莉莉

        自從20世紀(jì)末以來(lái),機(jī)械產(chǎn)品在功能上不斷完善和多樣化,結(jié)構(gòu)上也更加復(fù)雜、精細(xì),導(dǎo)致在產(chǎn)品中所包含的設(shè)計(jì)信息和工藝信息含量驟增,這就要求相應(yīng)的制造系統(tǒng)由傳統(tǒng)的能量驅(qū)動(dòng)型向信息驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變,即制造系統(tǒng)不但要有足夠的柔性,還要有充分的智能化。對(duì)于鑄造行業(yè)來(lái)說(shuō),由于生產(chǎn)環(huán)境及工藝過(guò)程的特殊性,對(duì)于自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)的需求變得尤為迫切。本文針對(duì)擠壓鑄造設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能,探討了其智能制造的特征。

        1.智能制造的特征

        與一般的制造系統(tǒng)相比,智能制造的最大區(qū)別就在于智能化。典型的智能制造系統(tǒng)具備高度的自組織、自適應(yīng)、協(xié)作和自律能力等智能化能力特征。

        在上述特征中,自組織能力是區(qū)分智能制造與一般制造的重要特征標(biāo)志,它和自適應(yīng)能力一起,能夠保證制造系統(tǒng)適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求和產(chǎn)品特點(diǎn);自律能力是要求智能制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單元能夠按照一定的指令或規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的操作活動(dòng);自學(xué)習(xí)能力則是指系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的實(shí)踐活動(dòng),不斷完善知識(shí)庫(kù),改良和提高系統(tǒng)的自身功能,是智能制造系統(tǒng)的又一個(gè)重要標(biāo)志和能力;自我診斷和維護(hù)是保證制造系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠;而協(xié)作能力是指系統(tǒng)中不同部件能夠協(xié)調(diào)配合或系統(tǒng)本身可以同其他制造系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)與配合。

        2.擠壓鑄造設(shè)備功能分解

        擠壓鑄造設(shè)備由機(jī)身、熔爐、壓射、合模、自動(dòng)澆注、自動(dòng)涂料、自動(dòng)取件、電氣控制及操作界面等不同部分組成,另外各個(gè)部件還需要有相應(yīng)的傳感器收集位移、速度、溫度等數(shù)據(jù)信息。

        3.擠壓鑄造設(shè)備的智能特征分析

        擠壓鑄造設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能制造模式,需要具備自適應(yīng)、自組織,智能檢測(cè)監(jiān)控,以及自我維護(hù)和協(xié)作等能力,既能保證設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行,也能和其他智能設(shè)備系統(tǒng)組成更大的智能制造系統(tǒng)。從上述對(duì)智能擠壓鑄造設(shè)備的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過(guò)程可以看出,設(shè)備的功能和參數(shù)之間建立了特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這也是實(shí)現(xiàn)智能擠壓鑄造的基礎(chǔ)。

        (1)自我適應(yīng)功能 當(dāng)前,鑄件的工藝越來(lái)越復(fù)雜,相應(yīng)的鑄造工藝參數(shù)也越來(lái)越多。這些工藝參數(shù)主要有澆注金屬液的溫度、加壓時(shí)間、壓射速度、比壓和保壓時(shí)長(zhǎng)等,隨著鑄件幾何形狀、材料等情況的變化,這些工藝參數(shù)也要隨之而改變,因此擠壓鑄造設(shè)備必須具備足夠的自適應(yīng)能力,才能適應(yīng)鑄件在材料和形狀上的多樣性需求。

        設(shè)備的控制系統(tǒng)是自適應(yīng)能力得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在控制系統(tǒng)中,需要借助人機(jī)界面,在工控系統(tǒng)架構(gòu)或其他常用軟件的平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā),涉及到參數(shù)的存取數(shù)據(jù)庫(kù)、加工任務(wù)的修改和設(shè)置等不同的功能。另外,為了能夠配合網(wǎng)絡(luò)或遠(yuǎn)程方式進(jìn)行操作,還需要考慮網(wǎng)絡(luò)接口。

        (2)自組織功能 擠壓鑄造中智能化所要求的自組織能力,首先體現(xiàn)在對(duì)鑄造過(guò)程中的自動(dòng)控制操作和流程方面。擠壓鑄造的工藝過(guò)程主要有澆注、合模、加壓、保持、取件等操作過(guò)程。在自動(dòng)控制、傳感器、計(jì)算機(jī)及液壓等技術(shù)的基礎(chǔ)上,把擠壓鑄造按上述操作分為不同的系統(tǒng),并且對(duì)各部分的流程進(jìn)行詳細(xì)的劃分,把這些控制和操作通過(guò)軟件在系統(tǒng)中進(jìn)行固化,當(dāng)設(shè)備開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)后,借助于傳感器技術(shù),根據(jù)設(shè)備中的參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)參數(shù)化控制,可以按照工作流程進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆注、自動(dòng)噴涂、自動(dòng)取件。

        (3)智能狀態(tài)檢測(cè)和維護(hù)能力 智能擠壓鑄造設(shè)備還需要具備支持智能狀態(tài)檢測(cè)和監(jiān)控,在生產(chǎn)過(guò)程中,需要重點(diǎn)監(jiān)控的是各裝置的位移、擠壓壓力、合模壓力及熔爐溫度的變化,并實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如,溫度傳感器在獲取熔爐溫度達(dá)到給定溫度后,系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)澆注動(dòng)作,借助于型腔內(nèi)液面位置傳感器可以實(shí)行定量澆注;通過(guò)擠壓構(gòu)件的壓力傳感器獲得擠壓力的大小,繪出壓力圖,并結(jié)合設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

        同時(shí),當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào),結(jié)合故障專家系統(tǒng),進(jìn)行分析和判斷,通過(guò)參數(shù)還原、重啟等方式進(jìn)行修復(fù)。

        (4)協(xié)作能力 近幾年,集成化的鑄造系統(tǒng)越來(lái)越多,智能擠壓鑄造設(shè)備也要具備和支持集成運(yùn)行和協(xié)作功能,體現(xiàn)在設(shè)備方面,包括熔爐、物料自動(dòng)運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié);體現(xiàn)在軟件上,則主要是指生產(chǎn)管理方面的ERP、PDM等內(nèi)容。

        當(dāng)然,智能擠壓鑄造設(shè)備和其他智能設(shè)備一樣,當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí),還必須要有人的參與,如布置生產(chǎn)任務(wù)等,才能順利地組織和完成生產(chǎn)。

        4.結(jié)語(yǔ)

        智能制造是21世紀(jì)的制造業(yè)的主要發(fā)展模式和方向,擠壓鑄造作為一種具有良好發(fā)展前景的毛坯制造形式,對(duì)于智能制具有更為迫切的需求,通過(guò)合理的設(shè)計(jì),使擠壓鑄造設(shè)備具備自適應(yīng)、自組織、智能檢測(cè)維護(hù)和協(xié)作等能力,對(duì)于提高鑄造水平,提高效率,以及降低成本都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        立式擠壓鑄造設(shè)備

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