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原标题:常州市技术创新网,复杂铸件无模复合成形制造

浏览次数:186 时间:2019-11-04

近日,全国机械工业科技大会在北京召开,机械科学研究总院联合广西玉柴机器股份有限公司等单位完成的“复杂铸件无模复合成形制造关键技术与装备”项目获得2016年度中国机械工业科学技术奖特等奖,中国机械工业联合会王瑞祥会长向项目第一完成人机械科学研究总院单忠德副院长颁奖。该项目致力于解决制约我国汽车、航空航天等行业关键复杂零部件制造周期长、成本高、尺寸精度低、加工余量大等瓶颈问题,为复杂关键零部件的快速制造提供一套完整的数字化无模复合成形技术及装备。获得授权发明专利37件(其中美国、日本等国际发明专利16件),软件登记著作权11件。该项技术及装备已在航空航天、兵器工业、汽车、船舶、机械等行业进行广泛推广应用,并在北京、广西、山东等地建立12个应用示范基地,引领了国际复杂铸件无模复合成形技术发展,展示中国创新创造,有力支撑了我国装备制造业发展,对促进制造业技术进步和绿色发展具有重要意义。

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近年来,玉柴应用数字化无模铸造精密成形技术实现柴油机机体、缸盖等零部件无模铸造取得了显着成果,在行业引起了广泛关注。2016年5月29日,中国重型机械研究院、数控机床专项办、北京信息科技大学、中国铸造协会、中国汽车工程学会等单位专家齐聚玉柴,对玉柴承担的 “柴油发动机无模铸造及示范应用”等子课题组成的科技重大专项“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题进行任务终验收。在听取了课题的自评报告和现场考察后,验收专家组高分通过该课题。 “高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题由机械科学研究总院承办,玉柴股份、一汽铸造、中国一拖等五家单位联合参与。课题致力于解决制约我国汽车、航空航天等行业关键复杂零部件制造周期长、成本高、尺寸精度低、加工余量大的瓶颈问题,为汽车制造企业复杂关键零部件的自主开发提供一套完整的大型数字化无模铸造精密成形设备和工艺。 在有效期内,课题完成了加工参数对加工精度影响、树脂砂砂型加工工艺优化、坎合组装技术等成形工艺技术研究开发,开发出铸型数控加工成形专用刀具,并研制出数字化无模铸造精密成形机,申请专利15件,并在玉柴等地建立了4个技术应用示范基地。采用大型数字化无模铸造精密成形关键技术,已开发出173种汽车、柴油机、农机等领域的新产品。发动机铸件废品率大幅下降,尺寸精度、表面粗糙度、壁厚等指标均得到大幅提升。 其中,玉柴承担的子课题为“柴油发动机无模铸造及示范应用”,目标是为了实现柴油机机体、缸盖等零部件无模铸造。期间公司先后开展了树脂砂、水玻璃砂、自硬砂、覆膜砂4种型砂的无模铸造精密成形工艺研究,并形成相关研究报告。同时开展了多种材料的浇注实验和铸件性能测试,并进行实际生产应用验证。 玉柴采用数字化无模铸造精密成形技术,不用制作模具,就能制造出玉柴急需的铸件,既省成本,又省时间,这项技术特别有利于产品改进可行性验证。该项技术也为玉柴铸造从有模到无模,从传统铸造向现代铸造转型升级创造了重要条件。截至目前,公司采用数字化无模铸造精密成形成套技术及装备完成的新产品开发达100多种,试制新产品样件300多件,已累计实现新增产值约48000万元,新增利润约5000万元,节省模具制造费等相关支出总额约6000万元。 在验收会上,课题负责人、机械科学研究总院副院长单忠德汇报了课题任务完成情况,五家联合单位就子课题成果应用作了具体说明。验收专家组一行还来到玉柴新产品试制中心,现场考察了玉柴成套数字化无模铸造精密成形机的运行和工作情况,对大型16VC机体无模快速试制、高强度铝合金缸盖材料机工艺开发、V型铝合金机体砂型低压铸造工艺开发等项目成果大为称赞。 经过讨论质询,专家组认为“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题资料完整,符合验收要求。课题创新开发了三维CAD模型驱动制造铸型的大型、复杂金属件无模化快速制造工艺及设备,研制出刀具冷却及废砂收集的一体化系统和大长径比、长寿命专用刀具。在玉柴使用效果显着,并在多家单位建立了数字化无模铸造精密成形工艺及设备应用示范基地。课题超额完成了任务合同书中规定的研究内容、考核指标、知识产权、人才培养等指标。最终验收专家组一致以高分通过该课题。

云顶集团官网,机械科学研究总院常州先进装备工程技术研究中心采用无模化数字铸造精密成形技术及其设备,7天内成功为广西玉柴机器股份有限公司开发了发动机、曲轴箱数套,节约研发成本150万左右。 以6缸发动机为例,按照传统工艺开发一套6缸发动机模具,采用木模或金属模制型方法需要5个月左右,而采用了无模化数字铸造精密成形机后开发一套模具的时间,从得到CAD模型到砂模的加工成型缩短到7天之内,平均开发每套发动机内外模在80-100小时左右。无模化数字铸造精密成形技术及设备大大缩短了开发的周期,节约了大量人力、物力、财力等相关资源。加工砂型尺寸经检测并通过与计算机模型进行对比,砂模表面尺寸公差0.2mm以内;加工的砂型无需手工多模,直接与其它砂型组装,并进行了浇注,成功制造出缸盖毛坯,铸件表面质量良好,符合铸件要求。 机械科学研究总院常州先进装备工程技术研究中心2010年12月注册成立,隶属于机械科学研究总院。常州中心下设6个研发实体,拥有砂型快速成形实验室、模具再制造实验室、复合材料制备及成形技术实验室、直角坐标机器人实验室、产品快速开发实验室,先进成形技术与装备国家重点实验室常州分室等创新机构,其中研究员及高级工程师10多人;博、硕士20多人,主要从事先进成形、模具及润滑材料、机电一体化设备等开发工作。 机械科学研究总院自主研发的无模化数字铸造精密成形机,为国内首创,已申请相关专利18项,(国际发明专利3项、中国发明10项);授权专利7项(国际发明专利4项、实用新型3项);授权软件登记3项,制定标准1项,不需要制造模样,直接采用三维CAD模型驱动直接加工制造出砂型,浇注后获得铸件。研制的CAMTC-SMM1000、15000、2000系列产品已经被航天航空、核电、中国兵器、中国一汽、一拖、广西玉柴等企业运用在国防军工、大型核电、水电、发动机等重大装备中关键复杂金属铸件的单件、小批量的快速制造。常州中心将努力服务于常州市的机电企业,现已与常发集团、中国南车戚墅堰研究所、龙城精锻等企业初步达成合作意向。

铸造是装备制造业重要的基础成形技术,航空发动机、航天器结构件、汽车缸体缸盖等铸件是高端装备重要组成,高质量复杂铸件制造水平是国家综合国力的重要标志。

在国家973计划、04重大专项等支持下,针对传统铸造存在复杂高质铸件形性精确控制难、工序多效率低且缺乏柔性、资源能源消耗大等问题,机械科学研究总院与中国一拖等多家单位联手共同推进“复杂铸件无模复合成形制造关键技术与装备”项目的研发。

“复杂铸件无模复合成形制造关键技术与装备”是一种复杂铸件无模复合成形制造方法,改变传统模具翻砂造型,大幅度缩短流程,高效制造出高品质铸件,提高复杂铸件制造精度,推动铸造技术发展。经10年创新研究和上万小时成形试验,项目组发明了砂型/芯柔性挤压及切削/打印一体化复合成形工艺方法、复合铸型及型砂材料配方、砂型柔性挤压成形机、无模铸造精密成形机、砂型/芯与铸件在线检测系统等7类15种关键装备及控制软件系统,创建了数字化无模铸造岛,建成了年产60万台发动机缸盖数字化铸造车间;突破了高质量复杂铸件铸型一体化设计、成形过程自适应性、多工艺工序匹配的无模成形装备等三大技术难题;实现了铸钢/铁、铝/镁/钛合金等铸件的高质量制造。与传统铸造比,时间缩短50%~80%,成本降低30%~50%,精度提高2~3个等级,减重10%~20%。

中国一拖副总工程师李军锋在项目中,将设备和技术成果应用到轮式拖拉机、履带拖拉机和柴油机等新产品的开发制造,将在使用过程中的经验反馈给开发人员,从而使设备进一步优化和稳定。通过向国内外推广快速成型技术,使这项技术的应用范围逐步扩大,取得了更好的社会经济效益。

该项目在航天科技八院、中国一拖等150多家推广应用,在北京、广西等建立了13个应用示范基地;生产、销售设备106台套,并出口西班牙,实现发动机缸体缸盖、航空发动机机匣等3000余种复杂铸件制造。近三年新增销售22.8亿元、利润2.15亿元,对促进航空航天、国防军工、汽车等产业发展,维护国防安全,推动制造业绿色发展具有重要战略意义。

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