浅谈先进制造工艺技术的应用及发展趋势

范俊敏　邹家柱　叶瑞华　姜剑

摘要：中国虽然是制造大国，但制造工艺技术水平与工业发达国家相比仍有很大差距。本文阐述了先进制造工艺技术的特点及发展现状，对目前的压铸技术进行简要分析。并结合目前实际情况进一步阐述了先进制造工艺技术的发展趋势。

2001年中国成为世贸组织成员，此后大量外商进入国内市场，对我国制造业的冲击也是不言而喻。相对其他产业而言，我国的制造业是发展最快、国际竞争力较强的产业之一。随着市场竞争的日趋激烈化，国内企业相继以生产规模，成本、产品质量和产品快速交付为经营目标，为实现企业的经营目标，企业不得不提升自身的核心竞争力，正因为如此先进制造工艺应运而生。

1.先进制造工艺技术的定义、内涵、发展现状

1.1定义

先进制造工艺技术是机械制造工艺不断变化和发展后形成的工艺技术，包括常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。

1.2内涵

主要技术体系由先进成型加工、现代表面工程等技术所构成，前者即是在成形学指导下研究与开发产品创造的技术、方法和程序。

1.3先进制造工艺技术发展现状

因为先进制造工艺是在不断变化和发展的传统机械制造工艺基础上逐渐形成的一种制造工艺技术。其发展主要表现在以下几个方面：

（1）制造加工精度不断提高；

（2）切削加工速度迅速提高；

（3）新型材料的应用促使了制造工艺的提升和变革；

（4）零件毛坯成形在向少无余量发展；

（5）优质清洁表面工程技术的形成和发展[3]。

2.先进制造工艺技术应用——压力铸造技术

2.1压铸技术

压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。当液态金属或半固体金属液在高速高压作用下射入模具型腔内，通过模具保压、冷却结晶直至凝固，从而形成半成品或成品。它具有生产效率高、经济性优良、产品尺寸精度高和互换性好等特点。在现代制造业得到广泛应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着国民经济水平的提升，汽车、摩托车、手机通信、家用电器和五金等行业的进入飞速发展期，压铸件的功能和应用领域不断扩大，压铸技术也在不断发展，压铸合金品质不断提高。

2.2压铸件的结构工艺性

（1）消除内侧凹，保证医铸件从压型中顺利取出。

（2）可铸出细小的螺纹、孔、齿和文字等，但有一定的限制。

（3）压铸件适宜的壁厚为：锌合金为1～4mm，铝合金为1.5～5mm，铜合金为2～5mm。

（4）对于复杂而无法取芯的铸件或局部有特殊性能（如耐磨、导电、导磁和绝缘等）要求的铸件，可采用嵌铸法，把镶嵌件先放在压型内，然后和压铸件铸合在一起[2]。

2.3压力铸造技术的特点

在压力铸造中，金属液在高压力下填充型腔，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15—50MPa。金属液以高速充填型腔，通常在O.5～7米/秒，部分还可以超过8米/秒，充型时问仅为O.01～O.20 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点。

（1）高压和高速充型：可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。如铝合金压铸件的最小壁厚可为0.5『ⅢD，最小铸出孔直径为0.7『ⅢD。铸件的壁厚通常在1～6 m之间，小铸件可以做得更薄，而大铸件的壁可以更厚。

（2）铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁。加工余量一般在0.2～0.5 IIIII，表面粗糙度在R。3.2 uⅢ以下。一般只要对零件进行少量加工便可进行装配，有的零件甚至无须机械加工就能直接装配使用。

（3）铸件组织致密、具有较好的力学性能。由于铸件在压力作用下凝固，所获得的晶粒细小，所以铸件组织十分致密，强度较高。由于激冷造成铸件表面硬化，形成约0.3～O.5 IIIn的硬化层，铸件表现出良好的耐磨性。

（4）生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s～3 min，可实现半自动化及自动化生产，压力铸造是所有铸造方法中生产效率最高的。

（5）压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺。镶铸的材料一般为钢、铸铁、铜、绝缘材料等，镶铸体的形状有圆形管状、薄片等。利用镶铸法可制作出有特殊要求的铸件[1]。 2.4压力铸造的应用 压力铸造应用广泛，可用于生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件。

应用压铸件最多的是汽车制造业，其次为仪表和电子仪器工业。此外，在农业机械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业中，压铸件也用得较多。

2.5我国压铸技术展望

（1）新型压射控制系统研发；如压铸机的实时控制系统，采用伺服阀与PLC相结合控制。保证压射过程的稳定性和再现性

（2）发展新的压铸工艺：消除铸件气孔，如真空压铸

（3）开发新的压铸合金材料：如金属基复合材料，镁合金，高铝锌基合金。

（4）开发ChD/C～/CAM系统

3.先进制造工艺技术发展趋势

（1）品质优良、生产高效、低能耗，操作灵捷、环境洁净是机械制造业永恒的追求目标，也是先进制造工艺技术的发展目标。

（2）先进精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。

（3）精密铸造、精确塑性成形总体上向“净成形”目标迈进。

（4）激光表面合金化和熔覆工艺日趋成熟。

（5）快速原型制造技术更加精密化。

（6）计算机模拟仿真、并行工程及虚拟制造技术为成形制造注入新的活力。

4.结束语

先进制造工艺技术是先进制造技术的核心和基础，任何高级的自动控制系统都无法取代先进制造工艺技术的作用。可以说，制造工艺技术水平的高低在很大程度上决定了制造业的技术水平。制造企业只有跟上发展先进制造工艺技术的世界潮流，将其放在优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

5.参考文献

[1]赵浩峰.现代压力铸造技术l M1.北京：中国标准出版社，2002.

[2]赖华清.压铸工艺及模具l M1.北京：机械工业出版社，2004.

[3]李长河.先进制造工艺技术l M1.科学出版社有限责任公司，2011.

[4]王先逵.先进制造工艺l M1.北京：机械工业出版社，2011：326 331

[5]王先逵. 机械制造工艺学[加.北京：机械工业出版社，2006.1.