1、材料成型及控制工程與自動化技術的應用材料成型及控制工程有四個方向：焊接、鑄造、熱處理、鍛壓。隨著科學技術的發 展材料成型也變得越來越機械化和自動化。當今制造技術的主要發展趨勢是：制造技術 向著自動化、集成化和智能化的方向發展。焊接：近20年來，隨著數字化，自動化，計算機，機械設計技術的發展，以及對 焊接質量的高度重視，自動焊接已發展成為一種先進的制造技術，自動焊接設備在各工 業的應用中所發揮的作用越來越大，應用范圍正在迅速擴大。在現代工業生產中，焊接 生產過程的機械化和自動化是焊接機構制造工業現代化發展的必然趨勢。焊接采用加熱 和加壓或其他方法使熱塑性塑料制品的兩個或多個表面熔合成為一個整體的

2、方法。自動 化采用具有自動控制，能自動調節、檢測、加工的機器設備、儀表，按規定的程序或指 令自動進行作業的技術措施。其目的在于增加產量、提高質量、降低成本和勞動強度、 保障生產安全等。自動化程度已成為衡量現代國家科學技術和經濟發展水平的重要標志 之一。現代自動化技術主要依靠計算機控制技術來實現。焊接生產自動化是焊接結構生 產技術發展的方向。現代焊接自動化技術將在高性能的微機波控焊接電源基礎上發展智 能化焊接設備，在現有的焊接機器人基礎上發展柔性焊接工作站和焊接生產線，最終實 現焊接計算機集成制造系統CIMS。在焊接設備中發展應用微機自動化控制技術，如數控焊接電源、智能焊機、全自動 專用焊機和柔

3、性焊接機器人工作站。微機控制系統在各種自動焊接與切割設備中的作用 不僅是控制各項焊接參數，而且必須能夠自動協調成套焊接設備各組成部分的動作，實 現無人操作，即實現焊接生產數控化、自動化與智能化。微機控制焊接電源已成為自動 化專用焊機的主體和智能焊接設備的基礎。如微機控制的晶閘管弧焊電源、晶體管弧焊 電源、逆變弧焊電源、多功能弧焊電源、脈沖弧焊電源等。微機控制的IGBT式逆變焊 接電源，是實現智能化控制的理想設備。數控式的專用焊機大多為自動 TIG焊機，如全 自動管/管TIG焊機、全自動管/板TIG焊機、自動TIG焊接機床等。在焊接生產中經常 需要根據焊件特點設計與制造自動化的焊接工藝裝備，如焊

4、接機床、焊接中心、焊接生 產線等自制的成套焊接設備，大多可采用通用的焊接電源、自動焊機頭、送絲機構、焊 車等設備組合，并由一個可編程的微機控制系統將其統一協調成一個整體。鑄造：熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀、尺寸、 成分、組織和性能鑄件的成形方法。鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已 有約6000年的歷史。中國約在公元前1700前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期， 工藝上已達到相當高的水平。鑄造是指將室溫中為液態但不久后將固化的物質倒入特定 形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質多為原為固態但加熱至液態的金屬（例: 銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的

5、材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應不同要求，使用 的方法也會有所不同。隨著科技技術的發展國內的鑄造技術也飛速發展近年開發推廣了 一些先進熔煉設備，提高了金屬液溫度和綜合質量，開始引進 AOD、VOD等精煉設備 和技術，提高了高級合金鑄鋼的內在質量。直讀光譜儀和熱分析儀，爐前有效控制了金 屬液成分，采用超聲波等檢測方法控制鑄件質量。一些大中型鑄造企業開始在熔煉方面 用計算機技術，控制金屬液成分、溫度及生產率等。成都科技大學研制成砂處理在線控 制系統，清華大學等開發了計算機輔助砂型控制系統軟件，華中科技大學成功開發商品 化鑄造CAE軟件。鑄造業互聯網發展快速，部分鑄造企業網上電子商務活動活躍，如一

6、些鑄造模具廠實現了異地設計和遠程制造。鑄造專家系統研究雖然起步晚，但進步快。先后推出了型砂質量管理專家系統、鑄 造缺陷分析專家系統、自硬砂質量分析專家系統、壓鑄工藝參數設計及缺陷診斷專家系 統等。機械手、機器人在落砂、鑄件清理、壓鑄及熔模鑄造生產中開始應用。精確成形 技術和近精確成形技術，大力發展可視化鑄造技術，推動鑄造過程數值模擬技術CAE向 集成、虛擬、智能、實用化發展；基于特征化造型的鑄造CAD系統將是鑄造企業實現現 代化生產工藝設計的基礎和前提，新一代鑄造CAD系統應是一個集模擬分析、專家系統、 人工智能于一體的集成化系統。采用模塊化體系和統一數據結構，且與 CAM/ CAPP?ERP

7、 / RPM等無縫集成；促使鑄造工裝的現代化水平進一步提高，全面展開CAD /CAM /CAE /RPM、反求工程、并行工程、遠程設計與制造、計算機檢測與控制系統 的集成化、智能化與在線運行，催發傳統鑄造業的革命性進步。鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料 施加壓力，使之產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。“鍛壓” 作為金屬加工的主要方法和手段之一，在國民經濟中占有舉足輕重的地位，是裝備制造 業，特別是機械、汽車行業，以及軍工、航空航天工業中的不可或缺的主要加工工藝。 隨著經濟結構調整的不斷深化，作為支柱產業的汽車制造業的大發展，為我國

8、的鍛壓行 業發展營造了一個非常好的機會。近幾年在設備制造技術和加工技術上都取得很大的進 展，行業的競爭力得到提升，某些技術水平已進入世界先進行列。但隨著中國汽車工業的快速發展，國產鍛造設備存在的不足日益凸顯。其中，擁有 中國自己產權的通用鍛壓設備多處于較低的水平，目前鍛壓設備發展趨勢是集機械、電 子、液壓、氣動及檢測等方面的最新技術于一體，自動化程度高、換模快速、工作可靠、 噪聲低、防護完善、精度高。近年來又發展了數控系統，能和電子計算機、工業機器人、 自動換模系統及自動倉庫等相結合，構成多種系列的柔性制造單元（FMC）和柔性制造 系統（FMS），并向電子計算機集成制造系統（CIMS）的方向逼

9、近。金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持 一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微 組織結構來控制其性能的一種工藝。在熱處理過程中對溫度的檢測和記錄非常的重要， 溫度控制的不好對產品的影響十分的大，所以溫度的檢測十分的重要，在整個過程的溫 度的變化趨勢也顯得十分的重要，導致在熱處理的過程中必須對溫度的變化進行記錄， 可以方便以后進行數據分析，也可以查看到底是哪段時間溫度沒有達到要求。這樣對以 后的熱處理進行改進起到非常大的作用實現一定程度上的自動化。日前，中鋼邢機通過對熱處理爐群的自動化控制系統進行創新改進，在所屬異型公

10、司成功完成單臺爐體單機控制向整個爐群單機管控的“集中化”轉變，實現企業爐群自 動化控制的新突破。“集中化”管控就是由單臺主機整體集中完成整個爐群的自動化控 制工作，通過建立熱處理爐群自動化控制的獨立整體管控網絡，改變每臺熱處理爐都有 一臺主機主控的傳統模式。企業探索實施“熱處理爐群控制集中化管理”，最初是基于對 企業擴能上量后熱處理爐數量增多、生產用電不易調配問題的解決。經過在異型公司試 點進行實際改造實施后，使熱處理爐群能夠結合排產計劃，對照峰谷用電時間段，實現 對每臺熱處理爐作業的自動程序化科學調控，從而大大降低了作業用電成本。同時使企 業設備管理更趨便捷科學，運行效率明顯提升，目前每班只

11、需2人即可完成17臺熱處理 爐的日常作業管理。為了使工件在生產線上自如地完成整個所要求的熱處理工藝過程， 被特定設計的連續爐相互連接溝通。爐膛內可多方位貫通，并可使工件料筐90 r角轉入 下道加熱區或過渡保溫箱，經傳送抵達下一工序或進入冷卻室冷卻。這種爐體結構和傳 送裝置都具有相當高的水平。以可控氣氛箱式爐為例，為滿足滲碳、碳氮共滲、氮碳共 滲、淬火或光亮淬火、等溫淬火等熱處理工藝的實施，料盤和料架上的工件以冷鏈驅動 的方式自動送入、通過和送出爐膛，在各自的爐子中完成所要求的工藝。箱式爐與相應 的計算機輔助測量、控制與調節系統連用，形成各個獨立的模塊單元，易于相互連接， 構成完善、靈活、組合式

12、自動熱處理系統。電子計算機在熱處理中的應用，包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助生產（CAM）、 計算機輔助選材（CAMS）、熱處理事務辦公自動化（OA）、熱處理數據庫和專家系統等，它 為熱處理工藝的優化設計、工藝過程的自動控制、質量檢測與統計分析等，提供了先進 的工具和手段。計算機在熱處理中的應用，最初主要用于熱處理工藝程序和工藝參數（溫 度、時間、氣氛、壓力、流量等）的控制，現在也用于熱處理設備、生產線和熱處理車間 的自動控制和生產管理，還有的用計算機進行熱處理工藝、熱處理設備、熱處理車間設 計中的各種計算和優化設計。在熱處理中引入計算機，可實現熱處理生產的自動化，保 證熱處理工藝的穩定性和產品質量的再現性，并使熱處理設備向高效、低成本、柔性化 和智能化的方向發展。計算機在熱處理中的應用國外已十分普遍，例如，日本一家摩托 車廠的熱處理車間，有連續式滲碳爐、周期式滲碳爐、連續軟氮化爐等共37臺設備，從 開始送料，到最終產品檢驗，全部由計算機控制，每班只需要三個人操作，一人在計算 機室內負責全部生產、技術和質量管理，一人在現場巡回檢查，一人負責產品質量檢驗， 生產效率極高。我國在熱處理行業中應用計算機還是近十多年的事情，目前國內研制生 產的熱處設備已越來越多地引入了微機控