引言

随着我国制造业的迅速发展，智能制造技术已经成为推动工业转型升级的重要力量。齿轮锻件作为机械传动系统中的重要组成部分，其质量与生产效率对整个机械行业有着重要影响。传统的齿轮锻件生产工艺在面对逐渐增长的市场需求与不断提高质量标准时，暴露出许多问题。然而，随着智能制造技术的推广与引入，为齿轮锻件生产带来新的机遇与变革。通过智能化技术与生产工艺的各环节相融合，能够实现齿轮锻件生产的高效性与精准性，有助于提升企业的竞争力与可持续发展力。

一、简述智能制造技术

（一）智能制造技术的定义

智能制造技术是一种以数据驱动、智能优化以精准控制为核心，利用人工智能、大数据。物联网以及云计算等技术，实现生产过程的全方位感知、动态优化与自动化控制，从而达到提高生产效率与产品质量，优化资源配置以及降低生产成本的效果，并且该技术可以迅速响应市场需求与客户要求。

（二）智能制造技术的发展趋势

1.智能化程度日益提升

随着人工智能技术的快速发展，例如深度学习、机器学习等算法的运用，智能制造系统的自主学习与决策能力将得到大幅度提升，可以自动优化生产工艺的各项参数以及预测机械设备的故障。

2.与物联网深入结合

许多的制造设备与传感器都与物联网相连接，能够实现各制造设备之间的互联互动以及数据共享，从而形成巨大工业互联网生态系统，给予智能制造更加丰富的数据基础。

3.大数据推动制造

智能制造技术能够对生产过程中产生的海量数据进行分析与挖掘，能够为企业优化生产、改进产品设计、提高管理水平等方面提供重要的参考依据，实现大数据推动智能制造决策。

4.人工与机械合作更密切

在智能制造的背景之下，人与智能设备、智能机器人协同工作，将人类的创造力与灵活性与机械的高精度与高效率相结合，实现人力与机械力优势互补，推动制造业更好的发展。

二、齿轮锻件传统生产工艺

（一）传统工艺流程

传统齿轮锻件制造工艺流程一般起始于材料准备，依据齿轮的材料特点选择相符的钢材，并对原始材料进行预处理，比如表面打磨与形状切割，然后将原材料加热到锻造的温度。常常运用模锻或者自由锻造的方法使原材料形成所需形状的锻坯。再使用锻后切边或者冲孔的方式将锻坯打磨光滑，并在其中心留有洞口。为了除去锻造过程中产生的细微颗粒，提高锻坯的力学功能，需要将锻坯进行去应力退火等热处理，在此之后，运用车削加工去除锻坯表面的养护层或者缺陷，为后期加工奠定基础。最后利用机械加工对齿轮的齿形等部位进行精准加工，以此来满足制造要求。

（二）工艺特点

1.对操作人员的经验与技能依赖性较强

在整个生产流程中，从原材料的预处理，到加热环节，再到锻造阶段，这些环节都需作人员凭借长期积累的实践经验来完成。并且，由于缺乏智能化的决策支持与优化手段，操作人员在大多数情况下，只能依靠以往的经验与观测进行工艺参数的选择与调整。这种行为难以实现工艺的优化与稳定控制。当工人面对不同批次原材料的细微差异、设备运行状态波荡以及外部环境变化等复杂状况时，传统工艺不能及时、准确地做出适应性调整。这就会导致齿轮锻件的质量各不相同、废品率大幅度上升，进而影响生产效率的提升，增加生产成本，难以满足现代时代的要求，在激烈的市场竞争中渐渐暴露其局限性。

2.劳动密集型

传统齿轮锻件生产工艺具有劳动密集型特点，具体表现在以下几个环节中。首先，在坯料搬运环节，因为齿轮锻件的原材料具有一定的重量与体积，需要依赖劳动力将原料放置在加工区域，这一过程不仅消耗大量的人力，并且频繁的搬运工作非常容易使人产生疲劳，提升工人受伤的风险。其次，在加热炉环节，工人需要时刻控制加热炉的温度、燃料等。工人需要结合以往的经验判断多长时间可以达到合适的温度，另外，需要工人手动调节加热炉的各项参数。长时间的工作过程中，人的精力有限，不能保证加热过程的精准性与稳定性，进而影响后期锻造工序的质量。

3.生产效率难以提升

在传统工艺的生产流程中，因为各个环节都严重依赖于人工操作，所以受到人工操作许多特性的限制。人工操作的时间与精力有限，每位人工一天的工作时长是有限的，高强度的工作必然会导致疲劳，就会导致工作效率降低，产品质量下降。另外，人工操作在精度上存在明显问题，因为人的感官和人工操作很难控制细微的动作与参数，不能做到像精密仪器高精度的执行任务。以上因素综合起来，致使传统工艺中，各项生产环节紧密衔接起来，常常因为这个环节完成后，因为工人的失误等，导致下一个环节不能及时顺利地开展，从而造成传统工艺很难实现大幅度提升。

三、智能制造技术在齿轮锻件生产中的优势

（一）提高生产效率

智能制造技术的运用可以实现齿轮锻件生产过程中各环节的自动化操作。通过工业机器人与自动化输送设备，可以迅速、精准地完成材料与各生产设备之间的传送，不仅降低了人工操作所需要的时间，还能紧密衔接生产过程的连续性，极大程度上提高了生产效率。与此同时，智能化设备可以监测自身的运行情况，并依据预设的参数与算法自动进行优化与升级。主要体现在根据材料的材质、尺寸等信息自动调节锻造压力、速度等参数，保证每一次锻造操作都符合要求，降低设备的空转与等待时间，进而提升设备的生产效率。

（二）提高产品质量

智能制造技术能够对生产过程中的各种工艺参数进行实时监测与控制。随着智能制造技术的运用，在加热环节中，智能传感器能够实时监测着材料的温度，保证加热温度与时间的控制，杜绝因温度过高或者过低导致的锻件质量问题。此项技术，可以保障齿轮锻件的精度，提高产品的质量。另外，利用智能检测设备，能够实时对齿轮锻件进行质量检测。在生产过程中，设备一旦发现产品质量存在问题，设备就会立即停产并发出警报，提醒工作人员采取措施进行修复，减少次品的生产，从而达到提高产品合格率的目的。

（三）优化生产资源配置

智能系统能够对生产过程中的能源消耗进行实时监测与分析，依据生产任务与设备情况，自动调节能源的供应与使用，进而实现能源的高效利用，减少能源消耗以及生产成本。并且通过物联网技术的使用，对原材料、半成品进行实时跟踪与管理，可以精准地理解物料的库存状况、使用与流动情况。有助于根据生产计划及时调取材料，减少材料的堆积与短缺，提高物料的使用率。

（四）降低劳动强度

智能制造技术的应用将原来大量重复性、危险性的工作都交给人工智能设备来完成，工人仅需对其进行监控、维护与管理即可，极大程度上减少工人的劳动强度，降低因工人操作失误导致的安全事故。另外，自动化生产与智能化管理大幅度降低企业对一线工人的需求，企业可以将更多的人力与财力投入有需要的领域。从而提升企业的整体运行效率与竞争力并且降低了人力成本。

四、智能技术应用面临的问题

（一）技术集成难度较大

智能制造技术包含多个领域，比如机械制造、信息技术、自动化控制等，不同技术之间衔接的标准各不相同并且数据模式各不一致，这就造成技术集成难度较大这一现象。在企业运用智能制造技术时，需要整合与调试许多不同品牌、种类与软件系统，常常面临不兼容性的问题，企业需要投入大量的资金进行二次调试。

（二）缺少专业型人才

智能制造技术的应用不仅需要了解制造工艺的工人，还需要懂得智能技术的复合型人才。但是，据数据统计，当前这类人才稀少，企业在招聘与培养方面面临巨大挑战。现在技术人员仅仅具备传统制造工艺或者单一信息技术领域的知识，不能满足智能制造项目的推进与维护需求。

（三）数据安全与隐私

在智能制造背景之下，大量的生产数据在各种设备以及不同系统之间的传输和存储，数据安全与隐私问题逐渐凸显。生产数据一般包括许多原料的信息、工艺参数、设备的运行情况以及产品的检测成果等重要内容。这些数据在自动化的生产流程中不断传送。企业需要确保数据不被泄露，同时还要防止数据被恶意篡改，因为数据一旦被修改，很有可能导致生产过程出现偏差，产品质量降低。最后，企业还需要抵御外来攻击，使生产活动能够安全稳定地进行。

（四）成本投入较高

在智能化制造转型的过程中，企业面临着高额的投资成本问题。首先，购进先进的设备是建立智能制造体系的重要步骤。先进的设备价格昂贵，采购设备的成本占据大部分的资金份额。另外，软件系统的引入与开发，同样需要投入大量的资金。这无疑进一步增加了成本。与此同时，数字化基础建设是不可缺少的环节，其包含建设高速稳定的制造网络、数据库、云计算等，这些基础设施的建设也需要大规模的资金投入。并且，在智能项目建设完成的初期阶段，企业可能无法立即获取明显的经济收益，短时间内企业需要承受较大的财务风险。

五、智能制造技术在齿轮锻件生产工艺的改革方向

（一）推动技术创新

随着人工智能、物联网、大数据等技术的不断发展，智能制造技术在齿轮锻件生产中应当不断深化与拓展。积极运用新型智能材料，改善齿轮锻件的制造工艺与性能；积极使用更先进的算法，进一步提升生产系统的自动调节能力；积极应用超高速通信技术，实现设备之间更迅速、稳定的数据传输，提高生产效率。

（二）设备自动化

构建由自动化设备组成的齿轮锻件生产体系，是智能制造技术在该领域的重要改革方向之一。此体系目的是实现从原材料到后续的预热处理、机械加工等程序的自动化无缝衔接生产。运用高精度的、高稳定性的智能锻造设备，确保齿轮锻件的尺寸精度与产品质量，与此同时，需要具备自动化的故障诊断功能，通过在设备的关键部位安装各类传感器，实时采集设备运行数据，发现设备异常，及时发出警报，减少设备停止时间，提高设备的利用率，从而保障生产的连续性与稳定性。

（三）工艺绿色化

运用先进的节能技术和设备，减少齿轮锻件生产过程中的能源消耗。首先，优化与升级加热炉的结构和加热工艺，提高能源的利用效率。其次，使用高效的液压系统和传动装置，减少能量的损失。与此同时，通过对生产设备的智能化控制，依据生产任务的需求自动调节设备的运行状态，减少能源的浪费。最后，加强对生产过程中污染物的排放控制，减少对环境的影响。积极使用先进的废气处理设备，对锻造过程中产生的废气进行处理，降低有害气体的排放，并且对生产过程中产生的废水、废渣进行分类处理和回收利用，从而提高资源的利用率。

结束语

智能制造技术为齿轮锻件生产工艺带来了革命性的变革。利用智能制造技术，可以有效提高生产效率、提升产品质量、降低生产成本，并能够快速响应市场变化和客户需求。尽管在应用过程中面临诸多挑战，但是，随着技术的不断发展和创新，智能制造技术在齿轮锻件生产工艺中的应用前景会更加广阔。齿轮锻件制造企业应积极运用智能制造技术，加强技术研发与创新、培养和引进复合型人才以及合理规划投资，以此来实现智能化转型升级，从而推动行业健康可持续发展。

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