數(shù)字化無模鑄造課件

優(yōu)選數(shù)字化無模鑄造課件.演示文稿當(dāng)前第1頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)數(shù)字化無模鑄造課件當(dāng)前第2頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)目錄無模鑄造的背景意義

無模鑄造技術(shù)簡介無模鑄造與傳統(tǒng)造型的對(duì)比無模鑄造的應(yīng)用當(dāng)前第3頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)傳統(tǒng)的手工砂箱造型

傳統(tǒng)的手工砂型鑄造是指用型砂緊實(shí)成鑄型并用重力澆注的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。圖1傳統(tǒng)的手工砂型鑄造當(dāng)前第4頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

隨著汽車、機(jī)床等現(xiàn)今制造業(yè)技術(shù)的高速進(jìn)步，以及核電、航空航天、國防軍工等重大裝備和重大工程的實(shí)施，鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢要求更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量，更好的表面質(zhì)量，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，節(jié)能降耗、減少污染也是現(xiàn)代制造業(yè)的迫切要求。反觀傳統(tǒng)鑄造工藝，為了達(dá)到要求，木模、金屬模等的制作過程耗時(shí)耗力，動(dòng)輒以月為單位的開發(fā)周期，拖了制造后腿。

鑄造生產(chǎn)中，砂型鑄造應(yīng)用最廣泛，世界上大約80%的鑄件都采用木模、金屬模等進(jìn)行砂型鑄造。目前，我國有3萬多家的鑄造企業(yè)，2011年我國鑄件年產(chǎn)量超過了4000萬噸，消耗了大量木材和金屬。進(jìn)步，從不要木模開始。當(dāng)前第5頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)無模鑄造技術(shù)

數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù)，簡稱無模鑄造技術(shù)，是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、新材料、鑄造等技術(shù)的集成和原始創(chuàng)新：由三維CAD模型直接驅(qū)動(dòng)鑄型制造，不需要模具縮短了鑄造流程，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化鑄造、快速制造。圖2技術(shù)流程圖當(dāng)前第6頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)目錄無模鑄造的背景意義

無模鑄造技術(shù)簡介無模鑄造與傳統(tǒng)造型的對(duì)比無模鑄造的應(yīng)用當(dāng)前第7頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

無模鑄型的數(shù)字化快速制造技術(shù)是近來國內(nèi)外在近凈成形技術(shù)方面研究的新熱點(diǎn)，它是建立在新材料、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)值分析和模擬技術(shù)等多學(xué)科高新技術(shù)成果基礎(chǔ)上，改造了傳統(tǒng)的毛坯成形技術(shù)，為單件小批量零件的快速制造提供解決方案。數(shù)字化快速鑄造技術(shù)將是裝備行業(yè)快速鑄件制造技術(shù)的發(fā)展方向。目前無模鑄型的數(shù)字化快速制造主要包括離散堆積成形技術(shù)和去除加工成形技術(shù)。去除加工成形技術(shù)離散堆積成形技術(shù)選擇性激光燒結(jié)鑄型制造工藝（SLS）、3D打印工藝等

數(shù)控銑削鑄造工藝等當(dāng)前第8頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

基于離散堆積原理的無模鑄型制造技術(shù)近年來取得一定進(jìn)展，通過以鑄造用的陶瓷粉末或型砂為原料，在CAD模型驅(qū)動(dòng)下通過快速成形機(jī)，可以直接制成鑄造用的型殼。在CAD環(huán)境中，直接將零件模型轉(zhuǎn)換為殼型，再配以澆冒口系統(tǒng)。型殼的厚度可取5～10mm，燒結(jié)或粘接過程中，非零件部分進(jìn)行燒結(jié)或粘接，零件部分仍是粉末。造型完成后將粉末倒出，再經(jīng)固化處理就獲得鑄造用的型殼。用此方法，省去傳統(tǒng)精密鑄造過程中蠟型、泡沫塑料模、木模的制作等多種工藝過程，是傳統(tǒng)鑄造過程的重大變革?；陔x散堆積原理的無模鑄型制造技術(shù)

這是將快速成形理論引進(jìn)到樹脂砂造型工藝中，采用輪廓掃描噴射固化工藝，實(shí)現(xiàn)了無模型鑄型的快速制造。該工藝由清華大學(xué)研制成功，并推出商品化機(jī)型。該工藝采用傳統(tǒng)樹脂砂工藝中的水洗砂、樹脂和固化劑，原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)工藝相同，與以上工藝相比無需單獨(dú)制備原材料，且成本低廉，鑄型強(qiáng)度高，無需特殊的后處理，尤其適合制造大中型鑄件。但該工藝對(duì)樹脂砂的用量較大，粘結(jié)劑成份高，進(jìn)而導(dǎo)致加工精度不高，且加工獲得的鑄型透氣性差，不適于對(duì)透氣性要求高的大型鑄件的制造。輪廓掃描噴射固化工藝當(dāng)前第9頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)激光燒結(jié)技術(shù)圖3激光選取燒結(jié)工藝示意圖

目前，SLS直接砂型制造的方法有兩種，直接燒結(jié)工藝和間接燒結(jié)工藝。2003年新加坡國立大學(xué)對(duì)硅砂的直接燒結(jié)工藝進(jìn)行研究，提出由于硅砂中少量Al2O3的存在可降低砂粒表面的熔點(diǎn)，因此無需粘結(jié)劑即可燒結(jié)的觀點(diǎn)。此方法激光功率在140～200W之間，但成形速度較慢，制造周期較長，且它對(duì)設(shè)備要求高，因此未得到廣泛地應(yīng)用。目前普遍采用的是間接燒結(jié)工藝，即燒結(jié)表面覆有熱塑性粘結(jié)劑的覆膜砂，酚醛樹脂的固化溫度不高，激光功率只要求在25～100W內(nèi)。完成的砂型（芯）強(qiáng)度較低，需經(jīng)過進(jìn)一步的后固化處理，其固化溫度一般控制在200～280℃。當(dāng)前第10頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)激光燒結(jié)技術(shù)

使用覆膜砂材料燒結(jié)完成的砂型經(jīng)過二次烘烤固化后，應(yīng)用組芯澆注工藝進(jìn)行生產(chǎn)，適用于大部分可應(yīng)用組芯工藝生產(chǎn)的鑄鐵及鑄鋁件。使用聚苯乙烯粉末燒結(jié)的工件進(jìn)行滲蠟后可應(yīng)用精鑄工藝進(jìn)行生產(chǎn)，適用于融模、陶瓷型等精鑄工藝的鑄件生產(chǎn)。激光選區(qū)燒結(jié)工藝受設(shè)備成型空間及加工效率的影響，不適合于大型件的生產(chǎn)。德國EOS公司利用選區(qū)激光燒結(jié)工藝進(jìn)行砂型、塑料等模型的制造技術(shù)、一直處于世界領(lǐng)先地位，近幾年隨著國內(nèi)在該項(xiàng)技術(shù)方面的研究及發(fā)展，技術(shù)水平已經(jīng)與國外接近，甚至在成型空間及某些材料加工領(lǐng)域已超越國外。當(dāng)前第11頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)3D打印技術(shù)

三維打印是通過粘結(jié)劑將粉末材料連接成成型物體的工藝?？啥S運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)帶動(dòng)噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，按照零件輪廓形狀將液體材料有選擇性地噴涂在粉末材料上，使粉末材料與液體材料進(jìn)行反應(yīng)而完成當(dāng)前層的固化。每一層完成后工作臺(tái)下降一定高度，鋪上一層新的粉末，重復(fù)以上噴涂的工作，最終將整個(gè)零件制作完成，見圖4。目前該工藝常用的原材料有鑄造砂、陶瓷粉等。根據(jù)成型材料及成型工藝不同，所噴涂的液體材料也不同。有的直接將粘結(jié)劑噴涂在粉末材料上，如在陶瓷粉末上噴涂硅溶膠；也有將粘結(jié)劑噴涂在預(yù)先混制固化劑的鑄造砂粉末上完成固化；還有將樹脂及固化劑分兩次噴涂在鑄造砂粉末上以完成固化。圖4三維打印工藝示意圖當(dāng)前第12頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)3D打印技術(shù)

使用陶瓷粉為原材料制作的陶瓷型經(jīng)過二次焙燒固化后，可結(jié)合陶瓷型精鑄工藝進(jìn)行鑄件生產(chǎn)。使用鑄造砂為原材料制作的砂型，可直接用于鑄件組芯工藝鑄造。

ExOne公司的ProMetal

RCT技術(shù)是一種專門制作鑄造砂型的3DP技術(shù)，其成形材料為樹脂砂，其型砂多為硅砂、合成砂及其他的鑄造介質(zhì)。成形件（砂型）不需要特別的后處理工序，進(jìn)行清掃后就可以用于鑄造生產(chǎn)。ProMetal

RCT技術(shù)的工作空間達(dá)到1800mm×1000mm×700mm，層厚為0.28~0.50mm，打印速度為59400~108000cm3/h，可用于大型鑄型的制造。ProMetal

RCT技術(shù)打印的砂型見圖5。圖5ProMetal

RCT技術(shù)打印的砂型當(dāng)前第13頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)直接殼型鑄造工藝(DSPC)

美國Soligen公司根據(jù)3DP原理開發(fā)的直接殼型鑄造工藝(DSPC)，該技術(shù)使用陶瓷粉末為造型材料，粘接材料選用硅溶膠。由于陶瓷粉末顆粒尺寸在75～150之間，所以DSPC工藝造型的表面質(zhì)量較高，但這種硅酸鹽水溶液分層粘接起來的陶瓷鑄型強(qiáng)度較低，必須經(jīng)過焙燒之后才能用于澆注金屬，如果是大型鑄件的鑄型就需要價(jià)格高昂、體積龐大的加熱設(shè)備，所以DSPC工藝不適合大中型鑄件的生產(chǎn)。圖6為采用該工藝制造的鑄型。圖6直接殼型制造的鑄型當(dāng)前第14頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)GS(Generissand)工藝

德國Generis公司開發(fā)，其工藝路線是將砂粒鋪平之后，先用多通道噴頭向砂床均勻噴灑樹脂，然后由一個(gè)噴頭依據(jù)輪廓路徑噴射催化劑，催化劑遇樹脂后發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng)，使鑄型層層固化堆積成形。該工藝砂箱尺寸可達(dá)1500×750×750mm，分層厚度可達(dá)0.3mm，可用于制造大中型鑄型，但其缺點(diǎn)是十分明顯的，由于樹脂噴灑在整個(gè)砂床表面，鑄型制作完畢后是在含有樹脂的砂包圍之中，這樣給后續(xù)取砂型時(shí)清砂帶來困難，需特殊處理工序，同時(shí)也影響了砂型的精度和表面質(zhì)量。GS工藝的設(shè)備鑄型及鑄件當(dāng)前第15頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)基于去除加工原理的無模鑄型制造技術(shù)

由于數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，基于去除原理的快速加工制造技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中得到快速應(yīng)用。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于零件加工、模具制造中，然而工業(yè)發(fā)達(dá)國家目前將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用于制造鑄型，是傳統(tǒng)鑄造工業(yè)的重大變革。在CAD模型驅(qū)動(dòng)下，直接采用數(shù)控機(jī)床加工砂型，獲得澆注的鑄型，不需要傳統(tǒng)的鑄造模樣，不僅制造速度快，而且精度高。由于在封閉環(huán)境中加工，成形過程中的廢棄物如粉塵、廢氣、廢渣等可以得到回收。當(dāng)前第16頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

DMM工藝就是采用5軸數(shù)控銑直接切削出鑄造用鑄型，尤其是大型鑄件，但不適合于形狀復(fù)雜的鑄件。圖7為設(shè)備加工過程示意，圖8為加工出的鑄型。DMM(DirectMouldMilling)工藝圖7DMM加工鑄型示意圖8DMM加工油過濾器鑄型與金屬件(加工數(shù)據(jù)生成:3小時(shí)；鑄型加工6.5小時(shí)/個(gè)；尺寸:600x500x340mm；從CAD數(shù)據(jù)到交貨時(shí)間：8天)當(dāng)前第17頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)資料檢索，目前德國的AcTech公司研發(fā)了該項(xiàng)技術(shù)，并且該公司于1998年申請(qǐng)了關(guān)于“直接制造用于金屬鑄件的消失模鑄型的設(shè)備及方法”的專利，并于1999在整個(gè)歐洲范圍內(nèi)申請(qǐng)了專利。此外，該公司還在日本、美國和加拿大申請(qǐng)了相關(guān)專利。目前AcTech公司有2臺(tái)用于直接加工鑄型的設(shè)備，其可加工的最大外形尺寸達(dá)2.4米，該設(shè)備可用于加工大型的車身結(jié)構(gòu)、批量生產(chǎn)的壓鑄模等。AcTech公司通常接到客戶提供的三維CAD數(shù)據(jù)后，根據(jù)鑄件尺寸和復(fù)雜程度的不同，在3周時(shí)間內(nèi)即可為顧客提供1-5個(gè)鑄件。如圖9為該公司的數(shù)控銑床在砂坯上直接加工鑄型的過程，圖10為直接加工出的鑄型。德國AcTech公司無模鑄型制造技術(shù)圖9數(shù)控銑床直接加工鑄型的過程圖10直接加工出的鑄型當(dāng)前第18頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)三種常用無模鑄造制造工藝比較當(dāng)前第19頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)對(duì)于數(shù)控銑削類無模鑄造本身，1復(fù)雜薄壁砂型加工易出現(xiàn)坍塌2加工表面粗糙度大3刀具高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如何給刀頭降溫4高速旋轉(zhuǎn)的刀具加工砂型易磨損或崩刃5加工的廢砂如何及時(shí)清除在澆注過程中采用負(fù)壓系統(tǒng)，真空分配器通過耐高溫橡膠軟管接通負(fù)壓砂箱，使砂箱內(nèi)的型砂緊實(shí)，來實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的負(fù)壓場下完成液體的澆鑄。研制專門的長壽命刀具氣動(dòng)排砂工藝當(dāng)前第20頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

空心立銑刀的氣動(dòng)排砂原理如圖11所示，空氣壓縮機(jī)將高壓氣體輸送到密封腔內(nèi)部，高壓氣體先進(jìn)入轉(zhuǎn)換刀柄的十字交叉孔，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)換刀柄與立銑刀相連的一端通孔，接著進(jìn)入立銑刀內(nèi)部，從立銑刀的切削刃附近的小孔噴出，噴出的高壓氣體將刀具周圍的廢砂吹開或排出型腔。在型腔內(nèi)部，氣體壓力從底部到頂部逐漸減小，氣體流速從大逐漸減小，并且型腔出口風(fēng)速及流場平均風(fēng)速大于3.3m/s。在此壓力供給調(diào)節(jié)下，將會(huì)浪費(fèi)氣體資源。當(dāng)型腔出口平均風(fēng)速大于等于3.3m/s時(shí)，就能保證型腔內(nèi)的氣體風(fēng)速達(dá)到氣動(dòng)排砂的要求，而不必供給過高壓力的氣體。空心立銑刀的氣動(dòng)排砂原理1.轉(zhuǎn)換刀柄2.密封腔3.螺母4.空心的立銑刀5.密封靜環(huán)6.密封動(dòng)環(huán)7.砂型工件圖11空心立銑刀的氣動(dòng)排屑原理當(dāng)前第21頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)采用普通立銑刀加工圓孔的過程如圖12所示，采用時(shí)時(shí)氣動(dòng)排砂的空心立銑刀加工圓孔的過程，如圖13所示。在保證氣體壓力的條件下，空心立銑刀排屑效果非常好。隨著加工深度的增加，型腔中的砂屑并沒有不斷累積。在普通立銑刀與空心立銑刀完成孔加工之后，隨著加工深度的增加，砂屑在普通立銑刀加工的型腔內(nèi)逐漸積累，以致100mm深的孔無法完成加工?？招牧姷兜臍鈩?dòng)排砂效果圖12普通立銑刀的排砂效果圖13空心立銑刀的排砂效果當(dāng)前第22頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

這種技術(shù)特別適用于深孔和窄槽加工時(shí)，即采用一種高壓噴嘴吹除的方式。研究的排砂的實(shí)驗(yàn)流程如圖14所示。砂型切削排砂通過氣泵5來提供氣源，通過氣管3與節(jié)流閥4輸送到安裝在機(jī)床刀具7附近的噴嘴1處，由于噴嘴的出口面積很小，同樣的壓強(qiáng)造成出口的流速急劇增大，足以將刀具附近的廢砂及時(shí)排除，使其不影響加工。四噴嘴排砂洗塵系統(tǒng)1.噴嘴2.固定裝置3.氣管4.閥門5.氣泵6.加工主軸7.刀頭圖14鑄造成形機(jī)排砂流程圖當(dāng)前第23頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)

通過建立四噴嘴模型，利用Fluent流體軟件對(duì)其進(jìn)行初步的模擬仿真，得到四噴嘴對(duì)吹機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生沿刀具一股豎直向下的氣流，此氣流可以有效的排出正在加工砂型中的深孔或窄槽中的廢砂。通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究分析，噴嘴的偏置距離為刀具的半徑時(shí)，為噴嘴最佳的偏置距離、噴嘴的角度為60°、距離在64mm~80mm之間時(shí)，氣流的能量損失最少、流速最大，對(duì)排除深孔、窄槽中的廢砂最為有利，得到最佳的噴嘴布局設(shè)計(jì)。四噴嘴排砂洗塵系統(tǒng)

兩噴嘴直吹排砂系統(tǒng)圖圓形法蘭均布四噴嘴排砂設(shè)計(jì)當(dāng)前第24頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)目錄無模鑄造技術(shù)簡介無模鑄造與傳統(tǒng)造型的對(duì)比無模鑄造的應(yīng)用無模鑄造的背景意義

當(dāng)前第25頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)易于制造含自由曲面的鑄型05型、芯同時(shí)成形

04

一體化制造03

制造成本低02造型時(shí)間短01無模鑄造技術(shù)的特點(diǎn)

同傳統(tǒng)鑄型制造技術(shù)相比，無模鑄造具有無可比擬的優(yōu)越性，它不僅使鑄造過程高度自動(dòng)化、敏捷化，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且在技術(shù)上突破了傳統(tǒng)工藝的許多障礙，使設(shè)計(jì)、制造的約束條件大大減少。具體表現(xiàn)在以下方面：當(dāng)前第26頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)造型時(shí)間短利用傳統(tǒng)的方法制造鑄型必須先加工模樣，無論是普通加工還是數(shù)控加工，模樣的制造周期都比較長。對(duì)于大中型鑄件來說，鑄型的制造周期一般以月為單位計(jì)算。由于采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，無模鑄造工藝的信息處理過程一般只需花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)至幾十個(gè)小時(shí)。所以從制造時(shí)間上來看，該工藝具有傳統(tǒng)造型方法無法比擬的優(yōu)越性。制造成本低無模鑄造工藝的自動(dòng)化程度高，其設(shè)備一次性投資較大，其它生產(chǎn)條件如原砂、樹脂等原材料的準(zhǔn)備過程與傳統(tǒng)的自硬樹脂砂造型工藝相同。然而又由于它造型無需模樣，對(duì)于一些大型、復(fù)雜鑄件，模具的成本又較高，所以其收益是明顯的。當(dāng)前第27頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)一體化制造由于傳統(tǒng)造型需要起模，因此一般要求沿鑄件最大截面處（分型面）將其分開，也就是采用分型造型。這樣往往限制了鑄件設(shè)計(jì)的自由度，某些表面和內(nèi)腔復(fù)雜的鑄型不得不采用多個(gè)分型面，使造型、合箱裝配過程的難度大大增加，分型造型使鑄件產(chǎn)生“飛邊”，導(dǎo)致機(jī)加工量增大。無模鑄造工藝采用離散/堆積成形原理，沒有起模過程，所以分型面的設(shè)計(jì)并不是主要障礙。分型面的設(shè)計(jì)甚至可以根據(jù)需要不設(shè)置在鑄件的最大截面處，而是設(shè)在鑄件的非關(guān)鍵部位，對(duì)于某些鑄件，完全可以采用一體化制造方法，即上下型同時(shí)成形。一體化造型最顯著的優(yōu)點(diǎn)是省去了合箱裝配的定位過程，減少了設(shè)計(jì)約束和機(jī)加工量，使鑄件的尺寸精度更容易控制。當(dāng)前第28頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)型芯同時(shí)成型傳統(tǒng)工藝出于起模的考慮，型腔內(nèi)部一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成芯，型、芯分開制造，然后再將二者裝配起來，裝配過程需要準(zhǔn)確的定位，還必須考慮芯子的穩(wěn)定性。無模鑄造工藝制造的鑄型，型和芯是同時(shí)堆積而成，無需裝配，位置精度更易保證。易于制造含自由曲面的鑄型傳統(tǒng)工藝中，采用普通加工方法制造模樣的精度難以保證；數(shù)控加工編程復(fù)雜，另外涉及刀具干涉等問題。所以傳統(tǒng)工藝不適合制造含自由曲面或曲線的鑄件。而基于離散/堆積成形原理的無模鑄造工藝，不存在成形的幾何約束，因而能夠很容易地實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形狀的造型。當(dāng)前第29頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)柔性化數(shù)字化綠色化精密化無模鑄造與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的對(duì)比

數(shù)字化無模鑄造精密成型技術(shù)是一種全新的復(fù)雜金屬件快速制造方法，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜金屬件制造的柔性化、數(shù)字化、精密化、綠色化、智能化，是鑄造技術(shù)的革命。不需要木模及模具，縮短了鑄造流程，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)鑄造行業(yè)的數(shù)字化制造，特別適合于復(fù)雜零部件的快速制造，在節(jié)約鑄造材料、縮短工藝流程、減少鑄造廢棄物、提升鑄造質(zhì)量、降低鑄件能耗等方面具有顯著特色和優(yōu)勢，改變了幾千年來鑄造需要模具的狀況。與傳統(tǒng)有模鑄件制造相比，數(shù)字化無模鑄造加工費(fèi)用僅為有模方法的1/10左右，開發(fā)時(shí)間縮短50%-80%，制造成本降低30%-50%。當(dāng)前第30頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)當(dāng)前第31頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)汽車缸體無模鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝技術(shù)應(yīng)用效果的對(duì)比項(xiàng)目無模鑄造工藝傳統(tǒng)鑄造工藝制作過程無需模具，鑄型一次成型先制作模具，3－4次修模后才能做出鑄型制作時(shí)間約10－15天

約120天

人工原材料費(fèi)低

約叁拾萬元左右

工人技能要求專業(yè)技能要求普通，培訓(xùn)一周即可進(jìn)行操作

專業(yè)技能要求高，一般有一定工作經(jīng)驗(yàn)才能獨(dú)立工作

工藝和制造特性1、無需模具，鑄型一次成形。2、可實(shí)現(xiàn)一體化造型，減少設(shè)計(jì)約束和機(jī)加工量，鑄件尺寸精度易控制。3、型、芯同時(shí)成型，提高定位精度。4、無需拔模斜度，減輕鑄件重量。5、可以制作任意形狀的鑄件，尤其是制作復(fù)雜以及含有自由曲面的鑄件，而且精度高。6、完美體現(xiàn)設(shè)計(jì)者意圖，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。7、設(shè)計(jì)有問題修改三維圖即可重新制作。

1、先制作模具，3~4次修改模具后才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、復(fù)雜件只能采用多箱造型的方法，難度增加，鑄件容易產(chǎn)生錯(cuò)位，增加清理和機(jī)加工的工作量。3、往往只能型芯分開成型，再進(jìn)行組裝，定位誤差增加。4、需拔模斜度。5、傳統(tǒng)加工方法難以保證曲面精度，存在無法克服的障礙。6、鑄件有問題很難確定是設(shè)計(jì)問題還是模具問題。7、對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)模具投入太大，一般都在幾十萬以上。

當(dāng)前第33頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)目錄無模鑄造技術(shù)簡介無模鑄造與傳統(tǒng)造型的對(duì)比無模鑄造的應(yīng)用無模鑄造的背景意義

當(dāng)前第34頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)無模鑄造的應(yīng)用機(jī)械裝備生產(chǎn)方面航空航天、汽車、軍工方面陶瓷和工藝品行業(yè)當(dāng)前第35頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)目前無模鑄造技術(shù)廣泛應(yīng)用在航空、航天、軍工、汽車、火車、摩托車、船舶、機(jī)械裝備、水泵、陶瓷等行業(yè)開發(fā)研制和生產(chǎn)單位。無模鑄造技術(shù)應(yīng)用當(dāng)前第36頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)無模鑄造技術(shù)應(yīng)用當(dāng)前第37頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)(a)外砂模(b)內(nèi)砂芯

(a)組合砂模(b)鑄件

圖15缸蓋鑄件無模鑄造

中國一拖采用CAMTC一SMM數(shù)字化無模鑄造技術(shù)及裝備進(jìn)行了多種復(fù)雜缸蓋的快速開發(fā)。其中采用多塊砂芯與外模組合方式,可以實(shí)現(xiàn)小尺寸高精度形狀結(jié)構(gòu)的型芯的快速加工成形。圖15為某缸蓋的開發(fā)過程圖。生產(chǎn)方面的應(yīng)用

當(dāng)前第38頁\共有46頁\編于星期四\0點(diǎn)鑄造方面樣品鑄造方面的應(yīng)用

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體（灰鐵HT250）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體（灰鐵HT250）

該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是2008年8月為國內(nèi)華北地區(qū)某大型汽車研發(fā)企業(yè)制作，首個(gè)樣件制作周期為15天，后續(xù)20天/2個(gè)，3個(gè)制作周期一共35天，大大節(jié)約了制作周期。