无模化数字化加工技术及设备优化方案

21世纪的制造业市场竞争日益激烈，企业要快速响应市场需求，不仅要快速设计并制造出样品，进行必要的性能测试，还要征求用户意见进行修改，最后形成投放市场的定型产品。随着零部件更新换代的速度不断加快，短周期、小批量的新产品开发成为必然趋势。

另一方面，为建设资源节约型、环境友好型社会，要求铸造过程降低能源消耗、减少污染、提高铸件质量。国内金属件开发仍然广泛沿用传统的木模铸造技术，存在零件／模具开发周期长，成本高，精度损失严重等问题，不能适应小批量铸型的生产要求。如何在短时间内低成本地制造出精度高、合理的铸型则成为单件、小批量金属件开发的关键和热点技术之一。

金属件在制造业中占据很大的比例，如作为我国支柱产业正在大力发展的汽车工业，其心脏部分———发动机的关键零件，如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大件几乎全部由金属铸件构成；航空航天等工业的重、大、难装备中金属铸件都占很大比例并具有重要作用。(https://www.xing528.com)

目前，国内外在金属件无模化制造领域，普遍采用的是以离散堆积成形为特征的快速成形技术和以去除加工为特征的数控铣削技术两大铸型（芯）制造方法。基于离散堆积原理的型芯制造技术，近年来取得一定进展。通过以铸造用的陶瓷粉末或型砂为原料，以CAD模型驱动快速成形机，直接制成铸型或铸芯。由于快速成形技术成形速度低、成本高，在实际金属件快速开发应用中受到了一定限制，更适于小尺寸金属件的制造。

由于数控技术的快速发展，基于去除原理的快速加工制造技术在机械工业中得到快速应用。机械科学研究总院先进制造技术研究中心开展了铸型数字化加工技术及设备研发工作，已开发出系列可商品化的铸型数字化加工机，申请专利47项（其中国内发明专利22项，国际发明专利20项），授权专利18项（其中国内授权发明专利10项，国际授权发明专利2项），获软件著作权6项。在研究过程中，进行了刀具材料、砂型可加工性、加工工艺、系统软件以及设备开发等工作，并研制出数控加工成形机，在中国一汽集团等企业中进行应用推广。