本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 铸造是我国装备制造的基础工艺，无论是农业机械、机床、汽车、船舶，还是航空航天以及国防军工等领域的发展都离不开铸件。我国现已成为世界铸件生产大国，2020年我国各类铸件总产量达到5195万吨，较2019年同比增长6.6%，约占世界总产量45%，位居世界第一位。 铸造主要有砂型铸造、金属型铸造和特种铸造等，砂型铸造由于其原材料来源广泛、成本低、铸型制造简便以及应用合金种类多等优点，世界上80%的铸件都是采用砂型铸造。对于砂型铸造工艺来说，模样、芯盒等模具的设计制造是非常复杂并且耗时的过程，该过程首先需要根据铸造方案进行模具的设计，然后通过翻模制作砂型和砂芯，之后再将制作好的砂型和砂芯经过组芯、合箱以及浇铸从而完成金属毛坯的制造。而高性能复杂整体金属结构件又是航空航天、国防军工、轨道交通等领域高端装备的核心组成部分。因此构件的短流程、高精密、高性能制造是实现我国高端装备自主研发及制造的关键环节。 传统的金属成形如模具铸造、模压锻造等需要木模、金属模的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研发新型精密成形基础前沿机制与方法。本项目将构建数字化精密成形理论体系，涵盖数字化无模铸造复合成形和数字化多材质复合铸型等两方面，突破了复杂整体构件高效率、高性能、高精度无模成形技术，变革了采用模具造型的传统砂型铸造和模压锻造生产模式，推动传统金属成形模式的创新发展。 复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。揭示了挤压工艺对砂型透气性、砂型强度等性能的影响规律，发明了梯度紧实的柔性挤压成形方法，实现了砂型/芯梯度紧实柔性挤压近成形。 复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究针对传统单一铸型对结构复杂、壁厚差异大、铸件形性调控难、尺寸精度差等难题，提出了多材质复合铸型技术及与铸件相匹配的多材质复合铸型及其坎合组装方法，通过建立多材质复合铸型与高性能铸件一体化精确铸造成形的计算分析模型，构建了多材质复合铸型的调控原理与方法。揭示了多材质复合铸型对铸件温度场、微观组织及力学性能的影响规律，研制出石英砂、宝珠砂、铬铁矿砂等构成的形性可控铸型材料配方，实现了铸型透气性、固化强度、切削性能的协同调控。研究了传统铸型与复合铸型的凝固温度曲线，对比了不同工艺所制铸件的强度，掌握了各铸型单元的热力学参数及型砂种类对铸件性能的影响规律，揭示了金属液与不同铸型间的热力耦合作用机理。 三、创新点及主要技术指标 1.复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备 本研究揭示了砂粒移位、桥连断裂、空穴弥合的砂型/芯切削机理，建立了非均质离散体砂型切削模型，发明了一种切削排砂一体化的无模铸型数字化快速制造方法，实现了高精高效制造，铸件制造周期缩短50%以上，成本降低30%以上。 2.复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备 本研究实现了对铸件充型凝固过程的精确调控，提高了复杂铸件内在质量与外在精度，实现了铸件性能主动精确调控，使铸件废品率从5%～10%降至2%～4%，减重10%～20%。 四、知识产权及获奖（成果基础） 知识产权情况： 成果获授权发明专利46件，其中美日等国际发明专利18件；软件著作权12件；起草制定国家、行业等标准规范14项；出版专著《无模铸造》（机械工业出版社，2017）。成果入选并被列为国家工信部《机械基础件、基础制造工艺、基础材料产业“十二五”规划》（工信部规[2011]509号）中“50项推广应用的先进绿色制造工艺”的首项技术。 获奖情况： 2020年国家科学技术进步奖二等奖； 2018年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2017年国家技术发明二等奖； 2016年中国机械工业科学技术奖特等奖； 2016年中国专利金奖； 2014年国家科学技术进步奖一等奖； 2012年北京市科学技术奖一等奖； 2011年国家科学技术进步奖二等奖。 五、成果图片

该项目属于自动化技术领域。它为863计划中的型号研制任务“精密装配机器人（JZR）”提供了一套实用的视觉系统，应用该系统与其他传感器配合，使机器人能完成小型机电产品的装配作业，能实现装配过程的插入、拧紧等典型动作。该成果还可以应用在工业、国防、医学等其它相关领域。该系统在硬件体系结构、软件系统、识别方法等研究方面有重要创新，填补了国内空白，其主要技术指标已

发榜企业：深圳新融典科技有限公司 悬赏金额：10万元 需求领域：新型机械、精密仪器 技术关键词：机械设计、精密仪器、自动化、分类收集

产品详细介绍：一维集成式工作台通过柔性铰链机构对压电陶瓷进行直接或放大驱动以实现无间隙无耦合的微位移传动，具有沿X轴方向的一维运动，行程从10um至200um。该系列微动台可集成电阻应变片以实现高精度闭环控制，并可根据客户需求定制更小尺寸的微动台。

北京大学物理学院、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室“极端光学团队”胡小永教授和龚旗煌院士等在非厄密拓扑光子学研究中取得重要进展：发展出一种研究新型增益-损耗畴壁拓扑光学体系的有效哈密顿量新方法，揭示了由增益-损耗畴壁诱导的拓扑态的产生机制。

本实用新型公开了一种基于釜底压力测量的多相搅拌釜搅拌器气泛转速测量装置。包括釜体以及置于釜体内的挡板、搅拌器和气体分布器，釜体内壁设有挡板，釜体内的搅拌器经转速测量仪和电机的输出轴连接，电机与控制柜连接；釜体底部安装有压力变送器，搅拌器正下方的釜体内设有气体分布器，空气压缩机依次经稳压阀、转子流量计和开关阀后与气体分布器连接，压力变送器和数字显示仪表连接。本实用新型装置使得测量条件降低低，不受外界因素干扰，能适应各种恶劣的测量环境，测量误差小，具有较好的适应性。

本技术从原理上区别于传统的位移(包括线位移和角位移)测量，它是利用多个小范围高精度传感器进行大范围位移测量，而其大范围位移测量的精度仅取决于小范围高精度传感器的精度，即本技术是将小范围测量的高精度沿展至整个大范围位移测量，从而使位移测量系统的相对测量精度得以极大地提高（例如：小范围r的测量误差为△r，其相对测量误差为△r/r，若测量范围为L，其中L可是r的数倍，数十倍，甚至上千倍， 应用本技术，则大范围L的测量误差仍为△r，甚至更小，其相对误差减小至△r/L）。 与光栅、磁栅、感应同步器等位移测量技术的比较 无论是光栅，磁栅，还是感应同步器位移测量装置，其测量精度的提高主要取决于它的感测目标（光栅和磁栅的的各个栅线，感应同步器的绕组）的均匀分布位置精度（各个栅线及各绕组在测量范围全程的间距均布精度）的提高。而在较大的测量范围内实现感测目标高均布位置精度的难度较大，往往造成成本很高，对环境要求也十分苛刻，甚至无法实现。本技术由于测量原理上的不同，并不要求感测目标的均匀分布，因此，其位移测量精度不受此限制，仅与所用传感器本身的精度有关。 本技术附有的几大优点： 低成本高精度、测量范围大。 用于本技术的传感器可为现有的线位移或角位移传感器产品，因此传感器的选择范围非常广泛，且因传感技术的成熟而使本技术具有良好的稳定性。 本技术利用传感器进行位移测量，影响传感器精度的因素主要有温度等，但本技术的测量精度只与传感器在测量时间内受温度等因素的影响有关，而测量时间一般较短，温度等因素的影响则可忽略不计，因而就本技术而言，温度等因素对测量的影响微乎其微。 本技术无零漂问题。因为传感器所在的任何位置均可作为本技术测量装置的起始零点，对传感器而言没有回零问题，故测量装置无零漂问题 。 本技术无任何理论上的误差，因而其测量精度可随传感器精度地提高而不断 地提高。 本技术可进行静态或动态测量；接触或非接触测量；等分及连续测量。

铁路导轨轮廓测量仪用于铁路导轨轮廓测量。由于火车轮子和导轨的高速摩擦，铁路导轨会受到磨损，当磨损达到一定的程度时，会使火车运行稳定性变差甚至危及火车运行安全。因此铁路维护中一项重要任务是测量铁路导轨的磨损情况，以便及时更换磨损严重的导轨。本设备的任务是自动测量导轨磨损程度。 本设备采用激光锁定成像专利技术，使用机器视觉和线结构激光，测量导轨轮廓，并和理论轮廓线进行比较，获得磨损情况的定量数据。根据铁道部标准，对磨耗进行分类，设备测量的精度≤±0.1mm，每秒钟可测量25组磨耗数据，设备可对测量地点进行定位，以便回溯数据所对应的铁路地理位置。设备一次充电测量时间12小时，满足大于一个工作日要求。 和国外技术比较，本设备的独特优点是不怕强光干扰，可在太阳光日照射下野外正常测量。同时本设备具有自动测量的所有优点，例如自动生成测量报告、数据统计、长时间数据存贮等。本设备具有两项发明专利权。一项已获得专利权，一项已经申报发明专利。 本设备有大量用户需求，每个工务段需1台（每个工务段大约负责30~50公里铁路维护），高铁尤其需要。也可以用于城市地铁导轨测量。本设备外形是手推车，但所使用的技术很容易扩展到轨检车、火车等设备上。本技术国内独家。本设备已有国家铁总等国内销售代理。寻求投资入股，寻求国内外市场开拓。

铁路导轨轮廓测量仪用于铁路导轨轮廓测量。由于火车轮子和导轨的高速摩擦，铁路导轨会受到磨损，当磨损达到一定的程度时，会使火车运行稳定性变差甚至危及火车运行安全。因此铁路维护中一项重要任务是测量铁路导轨的磨损情况，以便及时更换磨损严重的导轨。本设备的任务是自动测量导轨磨损程度。

便携关节式坐标测量机由旋转关节和连接杆件组成，是一种柔性精密坐标测量系统。相比于传统正交坐标测量机体积庞大、价格昂贵、对环境要求高、不利于携带、搬迁、不便于在生产现场进行在线测量、一般只能应用于精密测量室的缺点，该坐标测量系统具有测量范围大、灵活、轻便、易于搬运等优点，可广泛应用于航空、航天、汽车制造、模具检测、逆向工程等领域。融入加工生产线，为企业进行复杂制造过程的规划、运作、控制和优化提供技术保障。便携关节式坐标测量机在国内的市场全部被国外公司占领。该类产品市场较大，价格昂贵（每台售价40-100万元人民币）。目前我国对关节类坐标测量机的年需求超过20亿元，随着制造业的升级，汽车制造业、机械制造、模具加工、高端装备等领域对关节类坐标测量系统提出更广泛的应用需求。 项目组在4项国家自然科学基金和国家重大科学仪器设备开发专项（2013年立项）支持下，经过15年攻关，攻克关节式坐标测量机多参数建模、快速标定方法、关节位置误差补偿、数据处理与通讯、扫描测量与逆向工程及结构设计和加工工艺等关键技术，研制出具有自主知识产权的四代便携关节式坐标测量机，技术成熟度7级以上。加强工程化研发，建立质量保障体系。掌握全部关节式坐标测量机理论支撑体系，制造超过10台工程化关节式坐标测量机。目前已经拥有全部生产工艺文件和可靠性保障手段，已经实现3台测量机的销售。为实现国产仪器的替代奠定了基础。图1为测量机的设计外观图，图2是项目研发的不同测量范围的多款测量仪器。 项目成果已经进行了小批量市场应用推广。成果拥有全套关节式坐标测量机理论支撑体系和核心技术、同时进行了必要的可靠性试验、掌握项目成果工程化必须的工艺文件和辅助支撑条件。小批量市场推广应用单位包括JAC江淮汽车、奇瑞汽车、上海力信测控技术有限公司、国家大科学工程EAST核聚变大型装置高精密测试、上海光源精密测量等。主要实现对汽车制造公司模具、焊接夹具、人机工程测量、盾构机关键尺寸测试、飞机钣金件和舱门关键零部件测量等领域。