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

本发明公开了一种模拟离心铸造的多环薄壁模具，包括底盘， 浇口杯，浇道以及铸造模，底盘呈圆形平板状，浇口杯设置在底盘圆 心处；铸造模固定在底盘上，呈环形柱状，该铸造模的环圆心与底盘 圆心重合；浇道固定在底盘上，用于连通浇口杯和铸造模的腔室；浇 道的高度小于铸造模的高度。工作时，离心力使经浇口杯进入的流体 通过浇道到达腔室，并进一步自外而内、自下而上充入腔室，以进行 金属液体充型过程模拟。本发明装置能模拟流体三维形态的流

本发明公开了一种用于物理模拟的立式离心铸造系统，包括离 心铸造装置和物料供给装置，离心铸造装置包括稳定支架、动力输出 轴和电动机，两个轴承支撑限位件固定在稳定支架上，动力输出轴安 装在两个轴承支撑限位件之间，其上下端分别与离心转盘和电动机相 连；离心转盘上安装有多功能模具；物料供给装置包括可移动龙门架、 浇注管道系统和控制台；可移动龙门架上安装有浇注桶提升机和多功 能机架，多功能机架上安装有液料箱和高速摄像机，浇注管

双轴椭圆高效振动筛是由北京科技大学设计，授权张家口市冶金机械厂独家制造的专利（专利号：ZL 00 2 50094.9）产品。其设计宗旨是：使振动筛总体结构和筛箱运动轨迹更为合理，以达到提高生产率和筛分效率，以及结构简化，拆装方便，工作可靠等目的。 与同类产品比较，主要具有以下优点： 1．采用强迫同步的双轴箱式振动器激振。利用两根轴上偏心块质量的不同，使筛箱作椭圆运动；强迫同步振动方式使筛箱启动、制动和运转十分平稳；箱式振动器保证了拆装方便；振动器重心偏移式安装使筛子总体高度减小。 2．先进的设计理念和现代化的设计手段确保筛箱的运动轨迹更为合理，有利于筛分。 3．振动筛筛面采用双折角，有利于实现等厚筛分 4．振动筛下方合理地配置有二次隔振系统，使传到地基的动负荷非常小。 5．先进而严格的加工制造工艺确保了设计思想的完美体现。

本实用新型多级偏块双筒振动磨涉及的是一种多级偏心块(以下简称偏块)双筒振动磨，是一种能产生 特殊惯性激振能力的振动磨。包括上筒、下筒、联接板、左激振器、右激振器、连接套、电动机、主振弹 簧、减振弹簧、支座和底板；上筒与下筒之间装有连接管，上筒上部设有进料口，下筒上设有出料口，上 筒与下筒通过联接板固定连接；上筒与下筒的联接板与支座之间装有弹簧上导柱、弹簧下导柱，弹簧导柱 上装有主振弹簧，上筒与下筒的联接板通过主振弹簧与支座相连接；支座与底板之间装有减振弹簧，支座 通过减振弹簧支承在底板上；左激振器与右激振器分别装在上质体的联接板之间；左激振器和右激振器均 包括一级轴即激振器轴、轴承座、轴承和多级偏块组件。

高速微小孔振动切削数控钻床是建立在切削理论和振动理论基础上的一种新颖的钻削加工机床，与普通钻床的根本区别是在钻孔的过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。在一个切削循环过程中，刀具与工件时切时离，因此刀具在很小的位置上可得到很大的速度和加速度，在局部产生很高的能量而对工件材料产生冲击，这有助于金属由塑性趋向于脆性状态，减小被切削材料的塑性变形，降低刀具所受切削热的影响，从而大大降低了切削力，并达到减小孔的入出口毛刺、减小孔径扩张量和圆度误差以及提高刀具寿命等优良效果。在难加工材料钻孔加工上具有明显的优势。图1所示为研制出的高速微小孔振动切削数控钻床本体的示意图。其数控系统采用NC嵌入PC技术开发，插入PC机即可使用。利用该机床，以转速12000rpm、进给量1μm/r在45#钢板上进行Æ1mm钻孔实验，图2是普通钻削与振动钻削的孔加工质量对比，图3显示了振动钻削减小切削力的情况。

本系统可以制造温度、湿度、振动(含冲击)的综合环境，能模拟产品的起初环境条件。它可以用于各种军品、民品的可靠性鉴定试验、可靠性研制试验、可靠性增长试验、可靠性筛选试验、可靠性验收试验以及其他综合与单应力试验，能满足GJB699MIL-STD-781D，GJB150MIL-STD-810D全部综合环境试验要求。并可作温度、湿度、振动的单应力、双应力试验设备。

本成果可绘制出城市轨道交通沿线的二维及三维振动、噪声分布，已在深圳地铁6号线上应用，产品成熟。

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用齿条齿轮传动的轮轨发电及储能系统。为实现上述目的，本发明提供的轮轨振动发电及储能系统包括装夹结构、齿条、轮系结构、发电机、储存装置、底板；其特征在于：装夹结构夹紧轮轨下方，齿条固连于装夹结构上，齿条与轮系结构相啮合，轮系结构中设置有单向传动选择装置，轮系结构的输出轴连接发电机，发电机电连接储存装置；系统固定在底板上。

主要技术指标：防渗墙深度： 20m；防渗墙壁厚： 10～25 cm；质量要求：墙体骨料为水泥砂浆， 掺入适量粉煤灰； 墙体抗压强度 ≥3.0mpa； 渗透系数 ≦ A×10-6cm/s。