数字化无模铸造精密成形技术及设备的应用成果

数字化无模铸造精密成形技术及装备在一汽铸造、中国一拖、广西玉柴等多家单位进行推广应用，在北京、吉林、江苏、河南等地建立8个应用示范基地，应用到汽车缸体、缸盖、液压泵阀等多种复杂零部件开发。该技术可用于陶瓷、石墨、树脂砂、覆膜砂等多种材料数字化无模成形，典型应用案例如下：

1.汽车工业关键零部件的无模铸造技术的广泛应用 中国一汽等汽车企业应用该发明技术广泛应用到汽车零部件制造，图3-15所示为汽车前轮毂（560mm×370mm×185mm）的无模铸造从CAD模型到铸件5天内全部完成，传统工艺需要模具且耗时30天以上。图3-16所示为排气管的数字化无模铸造，单面加工出上下外模及复杂砂芯，仅用18h，砂型尺寸450mm×220mm×120mm，传统工艺至少需要3套模具及45～60天。

2.舰船、汽车发动机关键零部件的数字化无模铸造 图3-17～图3-19所示分别为广西玉柴采用数字化无模铸造精密成形技术及装备开发的500kW以上汽车、船用、发电大型柴油六缸发动机MG100、TD100、TC100机体。其中，TC100柴油机是玉柴新开发的轮船和发电机组大型柴油机，功率500kW，机体重约600kg，轮廓尺寸1270mm×830mm×300mm，一次开发成功，开发周期由90天缩短至30天，节约模具费用120万元。砂型加工仅用70h，减少模具材料（约48t），减少模具加工时间（约4000h），节约模具加工用电4万kW·h。在传统的开发流程中，模具设计和模具制造环节通常需要花费3个月时间，而采用先进的无模铸造精密成形技术则不需要“模具设计和模具制造”这两个重要环节。从CAD模型到铸件时间10天左右，产品开发周期缩短2/3以上，每个发动机件至少节约经费100万元。

图3-15 轮毂铸件无模铸造

图3-16 排气管的无模铸造

图3-17 MG100发动机重机机体（972mm×420mm×427mm）的数字化无模铸造

图3-18 TD100发动机重机机体（1230mm×680mm×430mm）的数字化无模铸造

图3-19 TC100发动机重机机体（1270mm×830mm×300mm）的数字化无模铸造

3.交通、水利电力领域关键零部件的无模铸造 采用无模铸造开发的涡壳（见图3-20），传统铸造工艺需模具6～8套，周期2～3月，成本20万～50万元；采用数字化无模铸造，从CAD到铸件只需7天（砂型加工60～70h），成本2万元左右，节省模具材料1t，减少模具制造加工时间1000t，节电1万kW·h。图3-21所示为应用到电动机壳体的快速开发，砂型整体尺寸691mm×755mm×413mm。传统铸造需模具3副，开发周期60天，成本30万元。采用无模技术，开发周期缩短为7天（砂型加工时间30h），节约模具材料（约1.2t），减少模具加工约1200工时。

4.液压泵阀、工程机械等行业关键零部件的无模铸造 数字化无模铸造技术应用到液压零件及工程机械，图3-22所示为液压阀体部件的复杂砂芯（800mm×547mm×72mm），薄壁处4～5mm，传统工艺需2～3套模具、60天以上开发时间，采用无模工艺仅需30h。图3-23所示为广西柳工传动箱体的快速开发。通过铸件型芯的组合优化设计，砂型1300mm× 780mm×800mm，累计无模加工成形仅用100h，成功浇注出传动箱体铸件，加工成本仅2万元，减少模具材料（约10t），铸件减重约80kg；传统工艺需4～8副模具，至少60天，节约25万元。产品开发由60天缩短到20天。(www.xing528.com)

图3-24所示为西班牙TECNALIA研究院（欧洲第四大研发机构）委托加工的某箱体铸件。采用传统铸造工艺，需要20天，成本5000欧元。采用数字化无模铸造成形技术加工的组合砂模分为上、中、下三个部分，尺寸为550mm×540mm×500mm，铸件制造仅需5天时间，成本1000欧元。

5.模具行业关键件的数字化无模铸造 图3-25所示为中国一汽的汽车电动机支架冲压模具的铸造案例。采用传统金属坯切削工艺，需要加工凹模的型腔，费时费力，从图样设计到模具加工完成至少需要45天。采用数字化无模铸造模具的方式，可大量节省加工工时，模具砂型尺寸为685mm×775mm×450mm，砂型加工仅需20h，电动机支架模具从设计到模具加工完成仅需25天，周期缩短了44.4%。

图3-20 涡壳无模铸造

图3-21 电动机壳体无模铸造砂型（左）及铸件（右）

图3-22 液压阀体部件复杂砂芯

图3-23 工程机械传动箱体的无模铸造

图3-24 西班牙TECNALIA研究院箱体铸件

图3-25 电动机支架冲压模具的数字化无模铸造