DISA鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量控制系統(tǒng)的研究

1、第一章 緒論1.1國內(nèi)外發(fā)展概況1.1.1 鑄造技術(shù)綜述將熔融液態(tài)合金注入預(yù)先制備好的鑄型中使之冷卻、凝固而獲得毛坯或零件，這種制造過程簡稱鑄造，其產(chǎn)品稱為鑄件。大多數(shù)鑄件作為毛坯，需要經(jīng)過機(jī)械加工后才能成為各種機(jī)器零件，少量近凈形鑄件可以直接作為機(jī)械零件使用。在機(jī)械制造業(yè)的諸多材料成型方法中，鑄造具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：l 使用范圍廣，鑄造法幾乎不受鑄件大小、厚薄和形狀復(fù)雜程度的限制；l 適合生產(chǎn)形狀復(fù)雜，特別是復(fù)雜內(nèi)腔零件；l 可用材料廣泛，幾乎能融化成液態(tài)的合金材料均可用于鑄造；l 一般情況下，鑄件比普通鍛件、焊接件成形尺寸精確；l 方法簡便，成本低廉、綜合經(jīng)濟(jì)性能好。鑄造是一種古老的制造方

2、法，早在6000年前，我國就有了鑄造技術(shù)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，鑄造技術(shù)也飛速的發(fā)展，尤其是19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，出現(xiàn)了許多新的鑄造方法，如陶瓷鑄造法、低壓鑄造法、連續(xù)鑄造等等，在20世紀(jì)下半葉得到完善和實(shí)用化。由于目前對鑄造質(zhì)量、精度、成本和自動化等要求的提高，鑄造技術(shù)正在向著大型化、精密化、高質(zhì)量、自動化和清潔化的方向發(fā)展。鑄造主要工藝過程包括：金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。而砂型鑄造又可以分為粘土砂型、有機(jī)粘結(jié)劑砂型、樹脂自硬

3、砂型、消失模等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全部鑄件中，6070的鑄件是用砂型生產(chǎn)的，而且其中70左右是用粘土砂型生產(chǎn)的。主要原因是砂型鑄造較其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。當(dāng)粘土濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達(dá)幾十噸。然而，砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件精度、表面光潔度、材質(zhì)的密度和金相組織、機(jī)械性能等方面往往較差，所以當(dāng)鑄件的這些性能要求更高時，通常采用其它鑄造方法，例如熔模（失臘）鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。從組織生產(chǎn)的角度出發(fā)，鑄造企業(yè)一般要考慮盡量保證實(shí)現(xiàn)“四同”即“同材質(zhì)、同大小、同壁厚、同復(fù)雜

4、度”，以利于生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定和效率的提高。這一點(diǎn)對于先進(jìn)鑄造造型生產(chǎn)線尤為重要，是其生產(chǎn)效率得以發(fā)揮、鑄件質(zhì)量得以保證的重要前提。鑄造的分類鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為普通砂型鑄造，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造，消失模鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。 3、砂型鑄造的方法又可分為：濕型砂機(jī)器造型方法、自硬樹脂砂造型制芯、水玻璃砂造型制芯、干型和表干型、實(shí)型鑄造、負(fù)壓

5、造型、手工造型。 4、砂芯的制造方法是根據(jù)砂芯尺寸、形狀、生產(chǎn)批量及具體生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇的。在生產(chǎn)中，從總體上可分為手工制芯和機(jī)器制芯。 按照成型工藝可分為：1.重力澆鑄：砂鑄，硬模鑄造。依靠重力將熔融金屬液澆入型腔。2.壓力鑄造：低壓澆鑄，高壓鑄造。依靠額外增加的壓力將熔融金屬液瞬間壓入鑄造型腔。 1.1.1.2 鑄造工藝1、鑄型（使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器）準(zhǔn)備，鑄型按所用材料可分為陶瓷型、泥型、砂型、金屬型、石墨型等，按使用次數(shù)可分為半永久型、永久型和一次性型，影響鑄件質(zhì)量的主要因素是鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣；2、鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬（鑄造合金）主要有各類鑄鋼、鑄鐵和鑄造有色金屬及合金

6、；3、鑄件處理和檢驗(yàn)，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨披縫和毛刺等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等11。 鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。 金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時，為了達(dá)到更高要求，

7、金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。2、工藝流程：隨著科技的進(jìn)步與鑄造業(yè)的蓬勃發(fā)展，不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型、造芯兩大項(xiàng)工作。砂型鑄造中用來造型、造芯的各種原材料，如鑄造原砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料，造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和連

8、續(xù)式混砂機(jī)。后者是專為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計(jì)的，連續(xù)混合，混砂速度快。 造型、造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車間里，造型、造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、氣沖造型機(jī)、無箱射壓造型機(jī)、冷芯盒制芯機(jī)和熱芯盒制芯機(jī)、覆膜砂制芯機(jī)等。 鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，帶有有澆口、冒口、金屬毛刺、披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經(jīng)過清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有磨光機(jī)、拋丸機(jī)、澆冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造

9、型方法時 ，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。1.1.1.3 行業(yè)特點(diǎn)鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車發(fā)動機(jī)的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件 ，如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形18。 另外，鑄造零件的尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機(jī)械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件，在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的18

10、。 鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、電力、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設(shè)備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機(jī)，有造型造芯用的各種造型機(jī)、造芯機(jī)，有清理鑄件用的落砂機(jī)、拋丸機(jī)等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。 鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點(diǎn)，主要是適應(yīng)性廣、需用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。鑄造生產(chǎn)會產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制18。 對于鑄造工程師以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師而言，熱處理是一項(xiàng)非常有意義，而具甚高價值用以改進(jìn)材料品質(zhì)的方法，借熱處理可以改變或影響鑄鐵的組織及性質(zhì)，同時

11、可以獲得更高的強(qiáng)度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。 由于目的不同，熱處理的種類非常多，基本主要可分成兩大類，第一類是組織構(gòu)造不會經(jīng)由熱處理而發(fā)生變化或者也不應(yīng)該發(fā)生改變的，第二則是基本的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化者。第一熱處理程序，主要用于消除內(nèi)應(yīng)力，而此內(nèi)應(yīng)力系在鑄造過程中由于冷卻狀況及條件不同而引起。組織、強(qiáng)度及其他機(jī)械性質(zhì)等，不因熱處理而發(fā)生明顯變化。對于第二類熱處理而言，基地組織發(fā)生了明顯的改變，可大致分為五類：(1)軟化退火：其目的主要在于分解碳化物，將其硬度降低，而提高加工性能，對于球墨鑄鐵而言，其目的在于獲得更多的鐵素體組織。(2)正火處理：主要目的是獲得珠光體和索氏體組織提高鑄件的機(jī)械

12、性螚。(3)淬火：主要為了獲得更高的硬度或磨耗強(qiáng)度，同時的到甚高的表面耐磨特性。(4)表面硬化處理：主要為獲得表面硬化層，同時得到甚高的表面耐磨特性。(5)析出硬化處理：主要是為獲得高強(qiáng)度而伸長率并不因而發(fā)生激烈的改變。 （6）表面鑄造的缺陷處理： 可有時我們的缺陷沒有很多，就不必要投入較大的成本，我們用一些修補(bǔ)劑就可以修補(bǔ)好的，方便簡單，例如鐵質(zhì)材料的，我們可以用（勁素成）JS902修補(bǔ)一下就可以了，用不完可以放到以后再用，這樣可以為我們的廠家節(jié)省成本啊，讓我們的鑄造廠家把更多的資金投入到提高產(chǎn)品本身質(zhì)量上，讓使用者創(chuàng)造更多的財(cái)富。 1.1.1.4 行業(yè)趨勢鑄造產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是提高鑄件的綜合

13、性能，提高鑄件精度，減少加工余量和提高鑄件表面的光潔度。此外，為滿足社會對恢復(fù)自然環(huán)境的呼吁，高效節(jié)能也是發(fā)展的趨勢。為滿足這些要求，新的鑄造合金將得到開發(fā)，新的冶煉工藝和新設(shè)備將會出現(xiàn)。 鑄造生產(chǎn)的機(jī)械化自動化程度在不斷提高的同時，將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展，以擴(kuò)大對不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會得到優(yōu)先發(fā)展，少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測和無損探傷、應(yīng)力測定方面，將有新的發(fā)展18。 1.1.1.5 鑄造業(yè)的發(fā)展鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個國家的生產(chǎn)實(shí)力。據(jù)2008年統(tǒng)計(jì)，我國年產(chǎn)鑄

14、件3350萬噸，是世界鑄造第一大國。 “八五”期間，在原機(jī)電部高度重視下，鑄造機(jī)械制造受到了建國以來的最大一次專項(xiàng)技改貸款和攻關(guān)費(fèi)用的投入，扶持了鑄造機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和發(fā)展?！按笮蛼佂枨謇頇C(jī)的制造”，“垂直分型無箱射壓造型機(jī)”， “金屬型鑄造設(shè)備” ， “水玻璃舊砂再生設(shè)備”等相繼被開發(fā)應(yīng)用。 “九五”期間，鑄造機(jī)械行業(yè)承擔(dān)并樹立完成了“轎車鑄件毛坯精化高效造型與清理成套技術(shù)與裝備”的任務(wù)，“缸體高效連續(xù)拋丸清理線的開發(fā)與研制”也取得圓滿成功，1999年完成了國家攻關(guān)高水平的氣沖造型線項(xiàng)目的成功23。 “十五”期間，鑄造機(jī)械行業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的年均增長都在30%以上，高于機(jī)床工具全行業(yè)平均增長

15、水平，特別是利潤增長更快，年均利潤增長高達(dá)46%，同時也保持較高的市場銷售水平。另外，樹脂砂造型成套設(shè)備，基本可以滿足國內(nèi)市場需求，改變了過去主要依賴進(jìn)口的局面；已經(jīng)能夠生產(chǎn)出較高水平的鑄造自動生產(chǎn)線，達(dá)到可部分替代進(jìn)口的水平，部分的解決了轎車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等鑄件毛坯也要進(jìn)口的情況；高水平自動制芯機(jī)、自動鑄件清理機(jī)、自動砂處理機(jī)、大型自動壓鑄機(jī)以及精密鑄造設(shè)備等鑄造機(jī)械，國內(nèi)基本上都能生產(chǎn)制造。應(yīng)當(dāng)說“十五”期間鑄造機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品水平有了很大提高，為中國鑄造機(jī)械行業(yè)今后的進(jìn)一步發(fā)展打下良好基礎(chǔ)23。 “十一五”期間，裝備制造業(yè)在國際、國內(nèi)巨大市場需求的刺激下，鑄造仍將繼續(xù)保持較高速度增長。由

16、于鑄造機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)水平仍然與市場需求差距較大，使行業(yè)的發(fā)展存在巨大的發(fā)展?jié)摿蛿U(kuò)展空間，為鑄造機(jī)械行業(yè)的快速增長帶來機(jī)遇。鑄造技術(shù)存在的問題分析(1)工藝水平低，鑄件質(zhì)量差 鑄件加工余量大。由于缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，工藝設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)難以控制變形問題，鑄造的加工余量一般比國外大13倍。加工余量大，鑄件的能耗和原材料消耗嚴(yán)重，加工周期長，生產(chǎn)效率低，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。 大型鑄件偏析和夾雜物缺陷嚴(yán)重。大型鑄鋼件和大型鋼錠在凝固結(jié)束后，在冒口根部、鑄件的厚大斷面存在宏觀偏析、晶粒粗大問題。 鑄件裂紋問題嚴(yán)重。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，存在卷氣、夾雜等缺陷，導(dǎo)致鑄件出品率和合格率低。

17、 模擬軟件應(yīng)用不普及。鑄造過程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個必要環(huán)節(jié)，在國外，如果沒有計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，就拿不到訂單。我國的鑄造業(yè)計(jì)算機(jī)模擬起步較早，雖然核心計(jì)算部分開發(fā)能力較強(qiáng)，但整體軟件包裝能力較差，導(dǎo)致成熟的商業(yè)化軟件開發(fā)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，相當(dāng)一部分鑄造企業(yè)對計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)望而卻步，缺乏信任。目前這種局面雖有所好轉(zhuǎn)，但在購買了鑄造模擬軟件的企業(yè)中，能夠發(fā)揮其作用的還不多見，急需對企業(yè)員工進(jìn)行軟件應(yīng)用培訓(xùn)11。 普通鑄件的生產(chǎn)能力過剩，高精密鑄件的制造依然困難，核心技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。 (2)能耗和原材料消耗高 我國鑄造行業(yè)的能耗占機(jī)械工業(yè)總耗能的25%30%，能源平均利用率為17%，能耗約為鑄

18、造發(fā)達(dá)國家的2倍。我國每生產(chǎn)1噸合格鑄鐵件的能耗為550700公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，國外為300400公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，我國每生產(chǎn)1噸合格鑄鋼件的能耗為8001000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，國外為500800公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鑄件生產(chǎn)過程中材料和能源的投入約占產(chǎn)值的55%70%。中國鑄件毛重比國外均高出10%20%，鑄鋼件工藝出品率平均為55%，國外可達(dá)70%11。 (3)環(huán)境污染嚴(yán)重、作業(yè)環(huán)境惡劣 我國除少數(shù)大型企業(yè)公司生產(chǎn)設(shè)備精良、鑄造技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保措施基本合格以外，其它大多數(shù)鑄造廠生產(chǎn)設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、很少顧及環(huán)保問題。上世紀(jì)80年代，政府對規(guī)模小、技術(shù)水平低、污染嚴(yán)重的企業(yè)進(jìn)行了專業(yè)化調(diào)整，提高了企業(yè)的集約化

19、程度，但粗放型的鑄造生產(chǎn)特征沒有得到根本的改變。生產(chǎn)環(huán)境惡劣、作業(yè)條件差、技術(shù)落后、粗放式的生產(chǎn)鑄造企業(yè)占90%以上；1998年在匈牙利舉辦的第63屆世界鑄造會議上頒發(fā)了環(huán)境保護(hù)獎，沒有一個中國鑄造廠獲獎，這與中國的鑄造大國地位極不相稱。我國鑄造業(yè)的環(huán)境問題還表現(xiàn)在對自然資源的超量消耗上。 鑄造生產(chǎn)爐料主要使用的是廢鋼、生鐵、石灰石、焦炭等。型砂、芯砂主要是粘土、原砂、樹脂、煤粉等粘結(jié)劑、舊砂、固化劑等的運(yùn)輸、混砂、造型、制芯、烘烤、熔化、澆注、冷卻、落砂、清理和后處理等工序，就其作業(yè)內(nèi)容來講是在機(jī)械振動和噪聲中進(jìn)行，有的還在高溫如熔化、澆注中作業(yè)，有的產(chǎn)生刺激性氣味，粉塵作業(yè)環(huán)境更是惡劣。在

20、我國鑄造車間每生產(chǎn)1噸鑄件，約散發(fā)50公斤粉塵，熔煉和澆注工序排放廢渣200公斤、廢氣20立方米，造型和清理排廢砂約1315噸。以年產(chǎn)2200萬噸鑄件計(jì)，每年排污物總量為：廢渣440萬噸、廢砂近1650萬噸、廢氣4億立方米。這些數(shù)據(jù)足以說明我國鑄造行業(yè)環(huán)境問題的嚴(yán)峻程度，采用高技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色鑄造是當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問題11。1.1.2 世界鑄造技術(shù)近年來世界鑄件產(chǎn)量的穩(wěn)定發(fā)展，說明鑄造工業(yè)成功地適應(yīng)了各種新材料、新工藝的挑戰(zhàn)，在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天不僅沒有淪落為“夕陽工業(yè)”，反而通過采用高新技術(shù)而不斷自我完善和提高。高新技術(shù)與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了一批先進(jìn)鑄造技術(shù)，不僅在鑄件開發(fā)和生產(chǎn)、

21、提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率等方面發(fā)揮作用，而且也使鑄造企業(yè)的生產(chǎn)、銷售組織模式發(fā)生了翻天覆地的變化。鑄件生產(chǎn)涉及材料、冶金、化學(xué)、機(jī)械和電子技術(shù)等眾多學(xué)科，存在的技術(shù)問題多而復(fù)雜。金屬液過濾技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用，使鑄件力學(xué)性能普遍得到提高。熱分析儀、直讀光譜儀的應(yīng)用，使C、Si、S、P及微量元素得到了及時、準(zhǔn)確的控制。采用先進(jìn)的無損檢測技術(shù)，可使鑄件成形后的質(zhì)量得到有效控制。各學(xué)科先進(jìn)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用，使鑄件外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量和出品率得到很大提高。當(dāng)前各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等構(gòu)成的信息技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。信

22、息技術(shù)的應(yīng)用不僅改變著鑄造業(yè)的生產(chǎn)、研發(fā)、工藝過程，而且將對鑄造企業(yè)未來的組織、經(jīng)營、管理方式進(jìn)行著根本性的轉(zhuǎn)變。企業(yè)組織結(jié)構(gòu)將從金字塔式的多層分工模式向分布式網(wǎng)絡(luò)化的扁平模式轉(zhuǎn)化，全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化已成為機(jī)械制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢。例如下表：高新技術(shù)與鑄造技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用表高新技術(shù)先進(jìn)鑄造技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)字鑄造高效精密鑄造工藝CAD鑄造模具CAD/CAM一體化計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬鑄造智能鑄造過程宏觀模擬及工藝優(yōu)化鑄件組織微觀模擬及性能壽命預(yù)測信息技術(shù)信息鑄造數(shù)字網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)組織的網(wǎng)絡(luò)分布化鑄造企業(yè)管理的信息化鑄件銷售國際化電子化自動化技術(shù)自動鑄造高效智能鑄造過程自動監(jiān)測與控制鑄造機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)

23、代環(huán)保技術(shù)綠色鑄造清潔低耗清潔鑄造技術(shù)鑄造廢棄物的再生利用CADCAM一體化技術(shù)快速制造快速快速原型及快速制模綜上所述，先進(jìn)鑄造技術(shù)的應(yīng)用使鑄造產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率大幅度提高，生產(chǎn)環(huán)境和勞動條件有效改善，組織管理模式不斷創(chuàng)新。在高新技術(shù)的推動下，鑄造這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)了勃勃生機(jī)。1.1.3 我國鑄造技術(shù)隨著改革開放，以及“七五”、“八五”的技術(shù)改造，使我國鑄造行業(yè)發(fā)生了很大變化。近十年來，通過技術(shù)改造，一批企業(yè)有了較大的進(jìn)步和改觀，形成一批具有先進(jìn)水平的鑄造骨干生產(chǎn)廠，但總體來說，我國鑄造行業(yè)仍未擺脫生產(chǎn)企業(yè)眾多，經(jīng)濟(jì)效益低下，鑄件質(zhì)量低，能源、材料消耗高，勞動條件惡劣，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。

24、近十年來，我國鑄造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展變化主要表現(xiàn)在：新裝備的應(yīng)用提高了我國鑄造生產(chǎn)機(jī)械化水平我國先后引進(jìn)垂直和水平分型的高壓、射壓、擠壓和靜壓以及“V”法等先進(jìn)的造型生產(chǎn)線逾百條，對提高我國高強(qiáng)度薄壁鑄件的質(zhì)量起到了顯著的促進(jìn)作用。機(jī)床、石油、通用機(jī)械和重型機(jī)械等行業(yè)樹脂砂生產(chǎn)線的引進(jìn)，汽車、內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)的大批量氣沖流水造型線的引進(jìn)，都顯著地提高了我國鑄造技術(shù)裝備水平。各類制芯機(jī)的引進(jìn)，使我國已能批量生產(chǎn)各種類型的熱芯盒機(jī)、殼芯機(jī)。三乙胺法的冷芯盒裝備和制芯單元經(jīng)過消化吸收已研制成功并投入使用，使我國制芯水平有了很大提高。例如：從丹麥引進(jìn)的鑄造生產(chǎn)線，它的快速在線檢測技術(shù)大大的提高了鑄造速度

25、和鑄件質(zhì)量 1. 新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了鑄件質(zhì)量的提高近幾年開發(fā)和推廣了各種先進(jìn)的鑄鐵熔煉設(shè)備，從而進(jìn)一步提高了鐵液溫度，減少鐵液氧化。外熱式熱風(fēng)（風(fēng)溫500600攝氏度）沖天爐已開始在我國應(yīng)用，使鐵液溫度達(dá)到1500攝氏度。沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉工藝已在大批量流水生產(chǎn)及批量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。1.1.3.2 新輔料的研制應(yīng)用提高了鑄件的使用壽命和可靠性經(jīng)過十多年的研制和攻關(guān)，已形成我國自己的孕育劑、球化劑和蠕化劑系列，逐步形成按國家標(biāo)準(zhǔn)商品化供應(yīng)三劑的生產(chǎn)基地，有力地促進(jìn)了我國鑄鐵件內(nèi)在質(zhì)量的提高。1.1.3.3原輔材料的供應(yīng)開始有了好轉(zhuǎn)鑄造原輔材料的質(zhì)量和供應(yīng)長期以來一直制約著我國鑄造業(yè)的發(fā)展

26、和鑄件質(zhì)量的提高。經(jīng)過廣大鑄造工作者四十多年的呼吁和艱苦奮斗，此局面開始有所好轉(zhuǎn)。巴胡塔、內(nèi)蒙大林、福建東山、河南鄭庵、平潭等30多個采砂場全部實(shí)現(xiàn)了原砂水洗，使原砂低于0.8的含泥量。這些采砂場目前的水洗砂年產(chǎn)量達(dá)150200多萬噸，擦洗砂年產(chǎn)量為50多萬噸。在我國山西等地已初步建成高溫優(yōu)質(zhì)的鐵液所需鑄造焦的生產(chǎn)基地，形成一定的規(guī)模，為穩(wěn)定提高高強(qiáng)度灰鑄鐵件和球墨鑄鐵件的質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。1.1.3.4 先進(jìn)的測試、研發(fā)手段在鑄造生產(chǎn)中得到應(yīng)用和發(fā)展近年來許多骨干鑄造廠采用熱分析儀、直讀光譜儀快速有效地控制了爐前金屬液成分和雜質(zhì)元素含量，并采用聲速和聲頻等測試方法控制鑄件的質(zhì)量，保證了鑄件

27、內(nèi)在質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性。計(jì)算機(jī)技術(shù)已在鑄造生產(chǎn)中得到應(yīng)用。目前已用于生產(chǎn)管理和各種數(shù)據(jù)處理，生產(chǎn)過程自動化控制，以及鑄造工藝輔助設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。三坐標(biāo)測量儀已在少數(shù)大型鑄造廠開始應(yīng)用，有效地保證了模具、芯盒，乃至鑄件的尺寸精度。1.1.3.5 鑄造工程中的計(jì)算機(jī)質(zhì)量控制及信息管理系統(tǒng) 如前所述，先進(jìn)制造企業(yè)的三要素是人、技術(shù)和管理。計(jì)算機(jī)在鑄造行業(yè)管理方面有廣闊的應(yīng)用前景。計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)在我國鑄造行業(yè)上基本還是空白。因此，在新世紀(jì)來臨之際，鑄造企業(yè)如何利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和先進(jìn)的管理思想等來提高管理水平及建立管理信息系統(tǒng)，是提高企業(yè)競爭能力和走上快速發(fā)展道路的最重要的手段之一。 1

28、.2 DISA鑄造生產(chǎn)線概況現(xiàn)以丹麥DISA無箱擠壓自動造型線為核心，構(gòu)建了先進(jìn)的潮膜砂鑄造工藝。該工藝屬于粘土濕型鑄造的一種先進(jìn)生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)組成分為絨花工部、型芯工部、清理工部和運(yùn)轉(zhuǎn)工部四大工部。熔化工部采用沖天爐與感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔化工藝，用較低的能耗保障鐵水的溫度和適時的孕育。爐前配備德國SPECTRO直讀光譜分析儀，可在23分鐘內(nèi)讀出十幾個元素的含量，使Fe、C、Si、S、P等元素比例得到及時、準(zhǔn)確的控制。XJG大型金相顯微鏡及時觀測鑄件試樣的金相結(jié)構(gòu)，與直讀式光譜儀配合嚴(yán)格控制出爐鐵水的質(zhì)量。型芯工部采用高效轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)混制型砂，并配備成套的自動加水、舊砂、新砂、粘土、煤粉定量裝置和舊

29、砂再生系統(tǒng)。型砂在線檢測儀有效控制型砂的成分和性能。整個砂處理系統(tǒng)采用PLC集中控制，配置除塵裝置，砂處理能力達(dá)到50T/h。清理工部采用大型滾筒落砂機(jī)和拋丸清理機(jī)實(shí)現(xiàn)對鑄件的落砂清理。造型設(shè)備是丹麥DISA公司生產(chǎn)的DISA MATIC-2013 LP/PLC垂直分型無箱射砂擠壓自動造型線，合型精度小于0.1mm，造型速度達(dá)到了每小時325型，約11秒即完成一個造型周期。DISA造型線分為造型主機(jī)（DMM）、自動輸送機(jī)（AMC）和同步輸送機(jī)（SBC）等幾大單元，它們協(xié)調(diào)動作共同實(shí)現(xiàn)DISA造型線的六個關(guān)鍵步驟：（1）射砂；（2）擠壓；（3）反壓板起模；（4）合型輸送；（5）正壓板起模；（6）

30、關(guān)閉造型室。DISA水平分型造型原理如下圖所示：Error! Reference source not found. 圖1 DISA垂直分型造型原理圖1.3 選題背景結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，我們考察了湖北黃石的知名企業(yè)東貝輕工鑄造有限公司。東貝輕工鑄造有限公司是一家專門從事鑄件的生產(chǎn)廠家，現(xiàn)有引進(jìn)丹麥DISA2013LP垂直分型射擠壓造型線和混砂生產(chǎn)線各一條，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)3500噸（實(shí)際已達(dá)4000噸），廠區(qū)占地面積3萬平方米。1998年8月通過了IS09002質(zhì)量體系認(rèn)證。具有一支較強(qiáng)的鑄造生產(chǎn)技術(shù)和管理隊(duì)伍，特別是在DISA鑄造生產(chǎn)線的使用、維護(hù)、維修、管理等方面，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，有成熟

31、的DISA鑄造工藝技術(shù)。為適應(yīng)市場需求，充分利用現(xiàn)有資源，擴(kuò)大企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，擬在原有24米84米的廠房內(nèi)擴(kuò)建二條DISA鑄造生產(chǎn)線，其鑄件年生產(chǎn)能力可達(dá)12000噸。加上原有一條DISA生產(chǎn)線，共三條DISA鑄造生產(chǎn)線可生產(chǎn)汽配件和壓縮機(jī)鑄件（中小件）16000T/年。使企業(yè)成為黃石乃至鄂東南的鑄造中心。目前，該項(xiàng)目已進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。通過參觀調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)該廠在全國的鑄造產(chǎn)業(yè)很有代表性對該廠以往鑄造生產(chǎn)中，產(chǎn)量不高，質(zhì)量不穩(wěn)定，不能滿足市場需要的現(xiàn)狀，總結(jié)出以下幾點(diǎn)主要原因：一是生產(chǎn)工藝優(yōu)化力度不夠型板工藝仍沿用原老工藝，未能及時對其優(yōu)化，導(dǎo)致鑄件工藝出品率低，批量生產(chǎn)穩(wěn)定性差，縮孔縮松、皮

32、下渣氣孔等缺陷時有批量發(fā)生；熔煉過程中的球化孕育工藝穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致鑄件機(jī)械性能、加工性能不穩(wěn)定；型砂質(zhì)量不穩(wěn)定二是生產(chǎn)設(shè)備有待完善，工裝（模具）質(zhì)量有待提高砂處理系統(tǒng)（混砂機(jī)、斗提、除塵設(shè)備等）有待改造模具分型面及芯盒配合設(shè)計(jì)水平有待提高，模具制作及管理要求不高三是原材料不穩(wěn)定，物流不穩(wěn)定，物流管理不暢由于能源因素的影響，這幾年鑄造所用的原材料紛紛漲價并且大量無質(zhì)量保證體系的原材料廠家的低劣產(chǎn)品充斥市場，而鑄件價格未及時隨原材料上漲而漲價，從而導(dǎo)致生產(chǎn)廠家為降低生產(chǎn)成本而采購生產(chǎn)成本而采購低價格底品位原材料，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定四是檢測手段落后，質(zhì)量信息反饋機(jī)制不健全化學(xué)成分光譜檢測、尺寸

33、檢驗(yàn)、爐前金相分析不健全；出現(xiàn)質(zhì)量問題不能及時查出相應(yīng)的原材料、化學(xué)成分、機(jī)械性能等相關(guān)質(zhì)量信息五是員工素質(zhì)量良莠不齊崗位技能有待提高鑄造行業(yè)工作條件差、環(huán)境艱苦，很多不熟悉的人員不愿加入鑄造行業(yè)，熟練操作工人嚴(yán)重短缺但隨著公司規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新員工隊(duì)伍不夠穩(wěn)定新員工到公司后立即投入了生產(chǎn)現(xiàn)場，未及時對其進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)隨著鑄造全球采購步伐的加快和中國作為世界制造中心地位的確立，球墨鑄鐵年需求將達(dá)到萬萬噸，汽車制動器類球墨鑄鐵年需求量也高達(dá)余萬噸為了適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要，進(jìn)一步穩(wěn)定提升汽車制動器鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，東貝汽車制動器鑄件公司以從丹麥公司引進(jìn)先進(jìn)的自動化生產(chǎn)線為主，從而趕上世界先進(jìn)水平，把我國由一

34、個制造大國改變成一個制造強(qiáng)國。正因如此，國內(nèi)對DISA生產(chǎn)線的操作，研發(fā)人員都極為緊缺。作為偏重實(shí)踐動手操作的大專生，在次領(lǐng)域是極為緊缺的，大學(xué)必須積極培養(yǎng)這種適應(yīng)市場和國際發(fā)展的新型人才?；谶@種思想，我們的畢業(yè)導(dǎo)師帶領(lǐng)我們深入車間，了解目前國內(nèi)外鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢，把握鑄造脈搏，掌握市場動向，讓我們以振興中國鑄造業(yè)為己任，大膽學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，掌握先進(jìn)的機(jī)械操作。當(dāng)然，以目前的實(shí)力，我們是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。但是，不敢想的人怎么去做呢？重要的不是是否成功，而是是否敢于向成功邁進(jìn)。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給傳統(tǒng)鑄造行業(yè)帶來深刻的變化,從鐵水的熔煉,直到鑄件的清理,計(jì)算機(jī)將給鑄造廠帶來質(zhì)量,效益和潔凈.

35、人們利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來控制過程,把鑄件的缺陷降低到最低的程度.今天鑄造企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)志就是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用程度.DISA鑄造生產(chǎn)線采用計(jì)算機(jī)控制,在鐵水、鑄件快速質(zhì)量檢測、造型、造芯和砂處理過程中,使鑄造生產(chǎn)線過程及設(shè)備的可靠性,生產(chǎn)效率得到提高,而且使設(shè)備具有人工智能.本文的主要工作是深入車間，了解目前國內(nèi)外鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢，把握鑄造脈搏，掌握市場動向。掌握DISA鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量控制的基本原理，以及DISA鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量控制的基本流程。分析DISA鑄造生產(chǎn)線質(zhì)量控制技術(shù)，在自己的所學(xué)上，大膽發(fā)表自己的看法，想法，甚至改進(jìn)措施，相互探討。第二章 計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量監(jiān)控2.1 概況傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)

36、方法已經(jīng)不能完全滿足市場經(jīng)濟(jì)和社會的要求，為了贏得競爭、占領(lǐng)市場、持續(xù)發(fā)展，鑄造生產(chǎn)企業(yè)就必須改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝和方法，引進(jìn)新的技術(shù)、新的思維。將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到鑄造領(lǐng)域正是這一趨勢的迫切要求。計(jì)算機(jī)控制就是用計(jì)算機(jī)對一個動態(tài)對象或過程進(jìn)行控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)代替自動系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)解和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。自20世紀(jì)90年代以來，在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了研究、開發(fā)、實(shí)施計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量系統(tǒng)QAS（Computer Aided Quality System）,集成質(zhì)量系統(tǒng)IQS（Integrated Quality System）

37、,以及統(tǒng)計(jì)過程控制SPC（Statistical Process Control）的熱潮，并專門組織了“CIMS中的計(jì)算機(jī)集成質(zhì)量系統(tǒng)”的國際會議，對IQS，QAS，SPC的建模、體系結(jié)構(gòu)、CAD/CAM與CAQ的集成，IQS中的知識工程與專家系統(tǒng)進(jìn)行了深入探討。我國在“質(zhì)量與設(shè)計(jì)”、“質(zhì)量與制造”、“質(zhì)量與裝配”、“質(zhì)量與管理”、以及“質(zhì)量與時間”上進(jìn)行了廣泛深入的研究，并取得了大量的成果。鑄造生產(chǎn)是由多工序組成的連續(xù)生產(chǎn)過程，為了有效地滿足用戶對產(chǎn)品質(zhì)量、需要量等的要求，必須對所有工序進(jìn)行綜合控制。同時煉鋼企業(yè)的質(zhì)量管理具有與其它企業(yè)不同的特點(diǎn)：它的在線質(zhì)量檢測多在高溫狀態(tài)下進(jìn)行；檢測的點(diǎn)

38、多而且實(shí)時性要求高；同時需要進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)、理化測試分析。通過計(jì)算機(jī)來對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程，進(jìn)行檢測和控制是計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的重要內(nèi)容。這幾年來，已經(jīng)出現(xiàn)了很多使用計(jì)算機(jī)來監(jiān)測各種數(shù)據(jù)和生產(chǎn)狀況、控制生產(chǎn)過程的設(shè)備裝置，從而大大提高了鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率，起到了降低成本的效果。因而鑄造過程中使用電子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行檢測控制是提高鑄件質(zhì)量所必備的條件，也是現(xiàn)代鑄造生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。計(jì)算機(jī)檢測與控制系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、I/O接口、數(shù)模(D/A)、模數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器和傳感器及執(zhí)行機(jī)械設(shè)備等部分組成。 在目前的計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)測控制體系中，大多以監(jiān)測控制計(jì)算機(jī)為主體，加上監(jiān)

39、測裝置，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構(gòu)成的整體。在系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)直接參與生產(chǎn)過程的檢測（monitor）、監(jiān)督（supervise）、和控制（control），或者說應(yīng)具有下述三方面的功能：（1）采集與處理功能：主要是對生產(chǎn)過程的參數(shù)進(jìn)行檢測，采樣和必要的預(yù)處理，并以一定的形式輸出（如打印制表和屏幕顯示），為生產(chǎn)人員提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)，以便于他們分析、了解生產(chǎn)情況，監(jiān)視生產(chǎn)過程的進(jìn)行5。（2）監(jiān)督功能 將檢測的實(shí)時數(shù)據(jù)、人工輸入的數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行分析，歸納，整理，計(jì)算等二次加工，并制成實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)庫加以存儲。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程的需要及生產(chǎn)進(jìn)程的情況，進(jìn)行工況分析、故障診斷、險(xiǎn)情預(yù)測，

40、并以圖、文、聲等多種過程形式及時做出報(bào)道，以進(jìn)行操作指導(dǎo)、事故報(bào)警。監(jiān)測系統(tǒng)的輸出一般都不直接作用于生產(chǎn)過程，而是經(jīng)過生產(chǎn)人員的判斷再由操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行干預(yù)5。（3）控制功能 在檢測的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息加工，根據(jù)事先決定的控制策略形成控制輸出，直接作用于生產(chǎn)過程5。完整的計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)集成了上述三種功能，它利用了計(jì)算機(jī)速度高，容量大和智能化的特點(diǎn)，把一個復(fù)雜的生產(chǎn)過程變成了一個完整、綜合、高效的自動化整體。在實(shí)際使用過程中，還可以根據(jù)實(shí)際的需要和對象的不同，系統(tǒng)只設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述部分項(xiàng)的功能。這樣可以更加針對實(shí)際應(yīng)用的需要，得以降低成本，減少復(fù)雜性，還可增強(qiáng)維護(hù)性。2.1.1 鑄件工序質(zhì)量控

41、制系統(tǒng)(SPC)簡介 SPC是計(jì)算機(jī)在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的一個重要突破.應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行在線控制,對控制系統(tǒng)運(yùn)行所依據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論及控制方法，與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的可行性進(jìn)行分析。以經(jīng)濟(jì)實(shí)用、現(xiàn)場可行性作為出發(fā)點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)和質(zhì)量控制相結(jié)合，使開發(fā)的系統(tǒng)達(dá)到在線工序質(zhì)量控制的功能。而且,系統(tǒng)還可對單工序、多工序以及區(qū)域性的質(zhì)量進(jìn)行控制，并對工序質(zhì)量及系統(tǒng)本身可靠性進(jìn)行分析。SPC即統(tǒng)計(jì)過程控制（Statistical Process Control）。SPC是美國貝爾實(shí)驗(yàn)室休哈特博士首先應(yīng)用正態(tài)分布特性于生產(chǎn)過程中的管理，目前已成為生產(chǎn)過程中控制穩(wěn)定產(chǎn)

42、出的主要工具之一，在生產(chǎn)型企業(yè)中應(yīng)用的非常廣泛。SPC主要是指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，科學(xué)的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預(yù)警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，排除異常，恢復(fù)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，以達(dá)到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)的過程中，產(chǎn)品質(zhì)量的特征值波動是難以避免的。它是取決于人、機(jī)器、材料、環(huán)境以及方法等因素的波動。這種波動一般分為兩種：一種是正常波動、再者就是異常波動，或稱為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。正常波動是偶然性的、不可避免的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響一般都比較小，在技術(shù)上也難以消除，在經(jīng)濟(jì)上也不值得消除。異常波動是由系統(tǒng)原因所造成的，它對產(chǎn)

43、品的質(zhì)量影響比較大，但是能夠采取一些措施避免和消除。過程控制的目的就是為了消除和避免一些異常波動，使系統(tǒng)處于正常波動范圍內(nèi)。 它的原理是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受到隨機(jī)性因素影響的受控狀態(tài)，以達(dá)到控制質(zhì)量的目的。當(dāng)過程僅受隨機(jī)因素影響時，過程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當(dāng)過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。 SPC的工作內(nèi)容包括三部分：一是收集數(shù)據(jù)，即從要控制的工序中實(shí)時、隨機(jī)地抽取樣本；二是統(tǒng)計(jì)分析，針對要解決的問題選擇相應(yīng)的; 工具對數(shù)據(jù)進(jìn)

44、行處理、分析；三是現(xiàn)場管理，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果來改善工序參數(shù)，控制生產(chǎn)過程。2.1.2 計(jì)算機(jī)在鑄造質(zhì)量監(jiān)控中的應(yīng)用目前在鑄造生產(chǎn)中運(yùn)用的微機(jī)檢測與控制系統(tǒng)主要有如下幾個方面：      型砂性能及型砂處理過程計(jì)算機(jī)檢測與控制  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、透氣性測定及水分控制。      鐵水質(zhì)量的爐前快速檢測及計(jì)算機(jī)處理  主要功能有各元素成分測定、鐵水溫度、共晶度、孕育效果的測定。      鑄件

45、成形過程的計(jì)算機(jī)檢測與控制 主要是鑄型性能的檢測、鐵水流動性的檢測和造型線設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控。      鑄件成品質(zhì)量的計(jì)算機(jī)檢測 主要功能有鑄件的無損探傷、金相組織、硬度、抗拉強(qiáng)度、鑄件表面的粗糙度等。      另外還有低壓與壓鑄生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、材料監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)等。2.1.3 計(jì)算機(jī)在鑄造質(zhì)量監(jiān)控方面的發(fā)展趨勢隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)檢測與控制系統(tǒng)在鑄造行業(yè)中將越來越強(qiáng)調(diào)在線監(jiān)控、集成化、智能化和遠(yuǎn)程化。      在

46、線監(jiān)控   實(shí)時對鑄造過程和設(shè)備進(jìn)行在線檢測和控制，及時準(zhǔn)確反映現(xiàn)場狀況，實(shí)時控制相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，從而使鑄造過程和設(shè)備保持最佳狀態(tài)。      集成化   各監(jiān)控系統(tǒng)相互之間配合、互相協(xié)調(diào)，構(gòu)成一個有機(jī)整體。      智能化  監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，自動發(fā)出準(zhǔn)確合理的指令控制相關(guān)對象。      遠(yuǎn)程化  利用Internet可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程(異地)監(jiān)控。    

47、  國內(nèi)鑄造企業(yè)這一領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)應(yīng)用相對較多,尤其是一些大規(guī)模專業(yè)比較注重該方面技術(shù)的應(yīng)用。但總的來說,應(yīng)用面還不夠?qū)?現(xiàn)有的檢測與控制系統(tǒng)也大都是散兵游勇,各自為政,相對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,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。   2.2 DISA鑄造線輔助質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在東貝輕工鑄造有限公司的DISA生產(chǎn)線，質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)采用的是分布式的控制結(jié)構(gòu)，因?yàn)楝F(xiàn)在的鑄造生產(chǎn)中要實(shí)現(xiàn)實(shí)時的控制和操作管理的緊密性，分布式剛好具備這些優(yōu)勢。下面對分布

48、式進(jìn)行簡要的介紹。分布式控制系統(tǒng)也稱分散式控制系統(tǒng)或集散式控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是層次化分明，集中操作管理，分散控制。因?yàn)榭刂品稚?，就可以做到“危險(xiǎn)分散”。從而大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。分散式控制系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)中十分重要。對于復(fù)雜的大型控制系統(tǒng)，分散式系統(tǒng)是首選方案。但分散式系統(tǒng)中的硬件和軟件都是為工業(yè)應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的，昂貴的價格，使它的推廣應(yīng)用有一定的難點(diǎn)。2.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)層次對分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有各種觀點(diǎn)，比較一致的一種意見是將分布式系統(tǒng)的層次分為四層，如本節(jié)小圖所示。每層具有一臺或多臺計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，相互協(xié)調(diào)。每一層也稱為一級，各層（級）的功能大體分布如下：（1）第一層：直接測

49、控級 這一層上有多臺計(jì)算機(jī)或者PLC和專用控制器，直接面對生產(chǎn)現(xiàn)場的各類設(shè)備，完成各現(xiàn)場設(shè)備的檢測、控制，它的功能與多級系統(tǒng)中的直接測控級類似5。（2）第二層：過程優(yōu)化級 這一層上主要有監(jiān)控計(jì)算機(jī)、操作站、工程師站。它綜合監(jiān)視直接控制級中各站點(diǎn)的所有信息，集中顯示，集中操作，進(jìn)行各控制回路的組態(tài)、參數(shù)設(shè)定和修改，優(yōu)化控制過程等5。（3）第三層：生產(chǎn)管理級 這一層上的管理計(jì)算機(jī)為決策者提供有關(guān)信息，以做出關(guān)于生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度和管理方案，使計(jì)劃協(xié)調(diào)和生產(chǎn)管理處于最佳狀態(tài)。這些管理工作主要針對車間和工廠的生產(chǎn)，而不涉及市場和營銷5。（4）第四層：經(jīng)營決策級 這一層的中央計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)全廠或全公司的總體協(xié)調(diào)

50、、計(jì)劃管理、市場營銷。它與廠里的財(cái)務(wù)、人事、檔案、倉庫、經(jīng)營等各辦公自動化系統(tǒng)聯(lián)接，制定長期發(fā)展規(guī)劃和近期的發(fā)展計(jì)劃，綜合生產(chǎn)的計(jì)劃、管理、銷售、定貨，了解與分析市場經(jīng)營動向和本部門的財(cái)務(wù)收支及預(yù)算，對全企業(yè)進(jìn)行總決策，想下級下達(dá)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)總調(diào)度5。在現(xiàn)代的企業(yè)系統(tǒng)中，也聯(lián)接到Internet,實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)。經(jīng)營決策的計(jì)算機(jī)都是大中型計(jì)算機(jī)，一般要求數(shù)據(jù)處理和科學(xué)計(jì)算能力強(qiáng)，存儲容大。監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)server計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)檢測設(shè)備檢測設(shè)備檢測設(shè)備監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理層Internet/Internet,服務(wù)器，Windows NT網(wǎng)絡(luò)層 應(yīng)用層Error! Reference sourc

51、e not found. DISA鑄造線質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各個鑄造廠的鑄造線質(zhì)量指標(biāo)在數(shù)據(jù)上是有所差別的，但大同小異。作為一個指標(biāo)，都有它嚴(yán)格的限制，是一個廠在同行中競爭的一個法寶。因?yàn)閿?shù)量上的不同，必然導(dǎo)致性能，規(guī)格，使用等方面的不同。如下是指導(dǎo)老師為我們提供的DISA鑄造線質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖： 鐵水成分 C Si Mn P S Cu 化學(xué)成分 鑄件成分 C Si Mn P S Cu （自由設(shè)定元素個數(shù)為佳） 出廠抽樣 C Si Mn P S Cu 標(biāo)準(zhǔn)范圍硬度 （判斷合格與否） 實(shí)測結(jié)果 標(biāo)準(zhǔn)范圍鑄件性能 強(qiáng)度 （判斷合格與否） （備注：生鐵的批號次）（爐號） 實(shí)測結(jié)果（產(chǎn)品批次號） 標(biāo)準(zhǔn)范

52、圍 延伸率 （判斷合格與否） 實(shí)測結(jié)果 球化等級金相組織 標(biāo)準(zhǔn)范圍 （爐號） 鐵素體 （產(chǎn)品名稱） （產(chǎn)品批次號） 基本組織 實(shí)測結(jié)果 （判斷合格與否） 標(biāo)準(zhǔn)范圍 珠光體 實(shí)測結(jié)果 濕壓強(qiáng)度型砂質(zhì)量 緊實(shí)率 （大件或小件產(chǎn)品型砂緊實(shí)率均值級差圖）（分大小件產(chǎn)品） 水分含量 標(biāo)準(zhǔn)范圍產(chǎn)品尺寸 重要尺寸 （判斷合格與否）（產(chǎn)品批號次） 實(shí)測結(jié)果 鑄件分檢廢品組成 過程控檢 （十多個廢品類別）（各名稱鑄件廢品排列柱形圖） 產(chǎn)品終檢 （自由設(shè)定為為佳） 如下是公司提供的生產(chǎn)線上物理檢測室提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)，在這個化學(xué)成分記錄分析圖表中，檢測員通過對每一個抽樣試件進(jìn)行詳細(xì)測試，對其化學(xué)成分進(jìn)行記錄，輸入計(jì)算

53、機(jī)，計(jì)算機(jī)就會根據(jù)質(zhì)量控制規(guī)則，對試件每種成分的指標(biāo)，判斷每個試件指標(biāo)是否合格。例如：檢驗(yàn)員對正在生產(chǎn)的汽配球鐵進(jìn)行抽樣檢測，我們只對汽配球鐵的主要成分進(jìn)行記錄。在該車間的檢測對象的化學(xué)成分有碳、硅、錳、硫、磷、銅的含量，鐵水中各成分的含量是通過加入廢鋼的量進(jìn)行控制，而鑄件也是與鐵水的化學(xué)成分相關(guān)。鑄件成分含量的不同將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以對鐵水成分含量的控制很有必要的。在鐵水成分的輸入中，計(jì)算機(jī)將某些超標(biāo)或不夠格的含量進(jìn)行提示，例如硅Si：大于1.65% 時為紅色，說明該化學(xué)成分含量超標(biāo)。鑄件中碳C：小于3.5%時為紅色；表示分量不足，大于3.8%時為紫色表示其超標(biāo)。同樣，硅Si：小于2

54、.5% 時為紅色表示不足；大于2.8% 時為紫色為超標(biāo)。這樣，每一中成分都有它的控制。技術(shù)員將根據(jù)實(shí)驗(yàn)員的結(jié)果對鐵水的含量進(jìn)行控制，進(jìn)而控制鑄件的成分。如此循環(huán)，在不斷的檢測分析反饋調(diào)劑檢測過程中，達(dá)到鑄件質(zhì)量在線控制。2004年12月主要類別產(chǎn)品光譜化學(xué)成份記錄表壓 機(jī) 車 間 乙 班 （ 張 喜 生 ）汽 配 球 鐵試驗(yàn)員品規(guī)爐號鐵 水鑄 件CSiMnSPCuCSiMnSPCu張三6480體4120023.951.510.320.0370.0550.1103.382.890.330.0200.0550.1104120033.951.240.230.0360.0590.0503.412.740.230.0190.0590.0504120054.041.390.230.0380.0540.0903.512.850.25