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什么是智能铸造
来源:[铸造头条] 发布时间:2018-12-20 09:38 浏览:

什么是智能制造?

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》指出,制造业是国民经济的主要支柱。提出要重点研究数字化设计制造集成技术,建立若干行业的产品数字化和智能化设计制造平台。智能制造(Intelligent Manufacturing)泛指智能制造技术和智能制造系统,它是人工智能技术和制造技术相结合后的产物。在中国《智能制造科技发展“十二五”专项规划》中,定义智能制造是“面向产品全生命周期,实现泛在感知条件下的信息化制造,是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程智能化、制造过程智能化和制造装备智能化等。智能制造系统最终要从以人为主要决策核心的人机和谐系统向以机器为主体的自主运行转变”。 

智能铸造的目标及发展重点

我国作为铸造大国迫切需要铸造智能化。铸造智能化目标是实现铸造各阶段的自感知、自决策和自执行,体现在机器人、传感器、数字化制造技术的普遍应用。当前我国铸造厂智能化水平参差不齐,一些量大、面广或产品附加值高的铸造智能化应用并不能在全行业推广。铸造智能化发展途径的重点体现在:①铸造成形全过程计算机工艺模拟与优化;②数字化智能化铸造机械和生产线;③机器人在熔炼、浇注、造型、制芯、上涂料、精装等工艺中得到广泛应用;④在生产过程大量应用在线监测技术及管理信息系统;⑤快速造型、制芯、模具加工等快速制造技术;⑥数字化铸造车间。

(1)数值模拟。我国在铸造领域数值模拟的关键技术研究包括:①精确成形铸造过程数值模拟技术;②包含熔炼、热处理的铸造成形全流程数值模拟技术;③铸造全过程的热-力-缺陷分析检测和反馈技术;④铸造合金和铸造材料热物性参数测量技术,建立丰富且完善的热物性参数数据库;⑤基于数值模拟的智能化铸造工艺设计与优化技术。

图1.不同抽拉时刻叶片试件的微观组织演变

目前我国应加大铸造数值模拟技术的产学研相结合,增加铸造数值模拟投入,集合我国铸造数值模拟技术研究机构以及应用的优势单位,以大型零部件铸造生产为导向,重点开展铸造数值模拟的系统化、智能化工作。由点到面,逐步推广系统化和智能化铸造模拟技术在中小铸造企业中的应用。

图2.多尺度模拟仿真在航空及汽车上应用(引自P D Lee教授的报告)

图3.铸钢件砂型铸造工艺优化

(2)机器人。机器人是实现铸造智能化的关键设备,制约铸造行业机器人应用的关键因素在于其综合成本,云端智能机器人编程系统,铸造模块化配件和软件,智能传感器及系统是实现铸造智能化三大关键技术。

我国铸造工厂智能化水平参差不齐,基于机器人应用的铸造智能化是迫切需要,然而铸造行业出现的量大、面广或产品附加值高的铸造智能化应用并不能在全行业推广。实现铸造智能化的关键设备机器人在铸造行业普及推广面临的问题不是需求,也不是机器人的成本和价格,而是机器人在铸造行业的综合应用成本。

图4.某企业制造低压取件机器人单元

(3)快速成形。快速成形铸造技术主要涉及增材制造、数控加工和铸造三个领域。快速成形(Rapid Forming)是基于数字化技术,利用增减材制造方法实现快速制模、制型和制芯等的一种成形工艺。

快速成形的关键技术包括:①适用于快速铸造技术的制模及造型材料体系开发;②快速原型高精度模样的高效3D打印技术;③快速砂型的高效数控铣削成形技术;④快速砂型的高质量3D打印快速制造技术;⑤高可靠性快速铸造工程化生产装备的开发和研制。

智能铸造典型应用模式

智能铸造典型应用模式为“数字化铸造厂”,“数字化铸造厂”全部采用信息化手段管理生产流程、质量控制流程、财务流程、产品开发流程、人力资源管理培训流程等所有内部流程,同时用信息化手段处理与供应商、与客户的关联流程。

图5.铸造行业网络制造体系

图6.具有工业4.0特征的智能化铸造工厂雏形

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