基于鋁合金車輪的智能化鑄造系統

熊國源 劉利華 楊 磊 喬 俠 朱文濤

（中信戴卡股份有限公司，河北 秦皇島 066011）

在現代社會的持續發展，社會大眾對于汽車有著諸多需求，如：節能、安全以及環保等等。以往在汽車制造領域鑄造車輪時，都會選擇鋼材進行制造，但這種材料在鑄造過程需要耗費大量成本與能源，所以相關企業開始將鋼材車輪換成鋁合金車輪，這種車輪的散熱效果十分理想，鑄造成本與能源遠比鋼材車輪更低。但這種車輪在鑄造過程過于復雜，在鑄造環節很容易形成各種問題，因此，可以將鋁合金車輪為基礎，進一步落實智能化制造系統的建設。

1 基于鋁合金車輪的智能化鑄造系統設計路線

從我國智能汽車制造的戰略角度深入出發，結合我國鋁合金重型車輪本身的總體生產工藝特點，提出用于鋁合金車輪智能化鑄造的系統設計路線。該核心技術發展路線主要包括：精密智能成形技術裝備、多關節成形機器人等技術核心、智能成形裝備、總線控制網絡系統等設備，這些設備均為技術核心的智能設備管理層。通過各種總線通訊控制網絡系統，可以實現各種設備的無縫互聯互通，通過多種總線通訊網絡協議的相互融合，即可連接各種具備智能化的傳感器、刻碼器和讀碼器等設備，及用于車間現場控藝工作站的總線控制系統層;從而實現我國車輪工業數字化制造生產線與車間各個生產工序、工藝操作區的信息無縫連接，操作者、自動化生產設備、物料的無縫互聯互通，完成車輪制造生產過程中的質量應用數據、工藝應用數據、能源應用數據、設備應用數據、操作人員行為的信息讀取和數據存儲的信息執行層，為企業決策層人員提供企業決策應用數據，最終形成實現高度信息集成的企業生產管理過程層和透明化信息管理的企業應用數據層[1]。

2 基于鋁合金車輪的智能化鑄造系統建設要點

2.1 建設物聯網

基于智能物聯網還可實現每一單獨材料工件、每道主要加工設備工序的工業身份智能識別;基于各種工業通信協議智能轉換器實現聯接每臺或一臺加工設備的自動控制器，實現所有加工設備的智能互聯互通和相互操作;基于邊緣自動控制器還可實現加工機器自動視覺、溫度控制傳感、能源監測儀表等各種工業智能設備傳感和專用儀表的智能互聯及實時數據采集。有線電視網絡、無線網絡直接覆蓋整個作業車間，連接監控設備、傳感器、智能儀表、現場顯示看板、現場移動終端等幾百個無線網絡管理節點，并與中央辦公無線網絡、中央計算機房、中控中心交互相聯，組成完整的現場數字化作業車間無線網絡管理系統。

2.2 建設生產線

鍛造產品生產線主要由，自動高速溫控鋸切機、智能自動溫控沖壓加熱保溫爐、沖孔溫控擴口機、鍛造產品尺寸在線控制視覺質量檢查控制系統以及鍛造信息傳感控制系統等設備組成。其中前置鍛造工序采用上料控制設備將車輪鋸切后的各種鋁錠上料運至車輪稱重控制裝置，經加工初篩進行稱重后鋸切合格后的鋁錠即可進入車輪加熱鑄造環節，實現了各種鋁合金鍛造車輪的全自動加熱鑄造;基于云的生產線上料物流的合理流程優化技術縮短了車輪鍛造在加工制品的集中流轉占用時間；基于云的工業數據通信管理網絡和工業數據實時采集管理系統技術實現了各種鍛造設備制造生產過程現場信息數據實時采集與過程可視化，整體上說是實現了鍛造工業化與鍛造信息化的一種深度有機融合[2]。

2.3 測量要點

視覺溫度檢測監控系統主要工作在每個鍛壓毛坯工位，在加熱運動鍛壓裝置、隔熱層和降溫運動裝置和鍛壓工裝的運動輔助下，對經過鍛壓后仍然處于穩定熱態的鑄鋼輪轂鍛壓毛坯情況進行一次在線視覺抽檢。檢測檢驗內容為：檢查輪轂以及毛坯的各個關鍵部分尺寸、表面大小缺陷，并根據用戶設定以電子數據或固定文件格式的具體檢測檢驗報告的多種形式設計輸出具體檢測檢驗結果，上載后傳到生產車間檢測網絡。檢測系統結果的提供用于分析與統計評估機床工藝技術路線和具體工藝系統參數的日常執行操作情況、設備的日常運行維護情況，形成了在檢測系統中屬于產品質量管理檔案的一部分，供產品質量檔案追溯管理模塊進行調用;并通過結合使用檢測系統，根據由系統檢測結果獲得的具體工藝路線結果以及參數，即可反推出液壓機床的工作系統狀態，是否異常及檢測模具內部磨損是否情況。

3 基于鋁合金車輪的智能化鑄造系統注意事項

3.1 收集事項

為充分滿足社會大眾對于汽車鑄造的不同標準，生產車間制造質量執行和生產可視化管理系統，必須從質量傳感器、設備、儀表軟件等，待產監測數據單元中自動分析采集相關數據分析信息。數據采集系統依賴國際標準的無線通訊網絡協議，以及專用的網絡接口與訪問數據方式，通過完整的網絡拓撲系統，實現從各個底層到頂層的海量數據實時存儲、采集以及分析，同時將數據采集的各個底層海量數據通過信息采集進行數據實時分析顯示，分析生產管理過程中的數據。鍛造設備生產管理過程中可以衍生和輸出大量鍛造過程信息數據，包括激光鍛造設備產量查詢信息、鍛造設備質量保證信息、鍛造加工設備生產狀態查詢信息、激光鍛造打碼等過程數據相關信息。各種重要數據處理信息經現場專用總線數據控制處理系統plc采集處理系統匯總，定制軟件開發它是支持用戶訪問現場專用總線數據控制處理系統的數據采集處理軟件，實現各種數據實時讀取[3]。

3.2 分析事項

由于鋁合金車輪鑄造屬于一種變量較大的生產系統，因此，無法完全直接依靠采用傳統管理方法例如建立精確的鍛造物理質量模型等來進行質量管理以及監控，但是鍛造設備又時刻需要產生大量可以反映鍛造過程設備運行物理狀態及相關產品質量的物理數據。這時便可基于工業數字化生產車間監控系統的強大數據采集分析能力，開發設計實現了在線生產故障自動診斷與數據分析監控系統。在線運行故障分析診斷與性能分析：本系統通過采集各種鍛造設備生產運行過程系統中的鍛造工藝生產質量控制參數、設備生產狀態參數、成形工藝過程圖等參數，通過利用公式計算，或是通過曲線圖進行趨勢預測分析，對各種鍛造設備生產運行過程的工藝穩定性狀況，做出最為快速的正確判斷，確保鋁合金車輪制造全過程的穩定有序，一旦在鑄造過程出現失穩情況，也可以通過智能化鑄造系統對其展開及時優化，從根本強化鋁合金車輪的鑄造性能。

4 結束語

綜上所述，在以鋁合金車輪為基礎建設智能化鑄造系統時，需要在其中融入最新理念與模式，鑄造全過程都需要積極融入自動化系統。而且在智能化鑄造系統中需要注意物聯網、生產線以及測量等多方面的建設要點，這樣便可在鋁合金車輪鑄造過程形成完全自動化的只能系統，幫助相關人員確定鑄造過程、分析故障、優化流程，這對于鑄造領域屬于一種徹底改革，能夠推動鑄造領域朝向智能化、自動化以及現代化等方向快速發展。