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

消失模铸造是近20年来兴起的一种新型精密铸造工艺，具有操作简单、成本低廉、可铸造复杂精密铸件等特点，已经成为铸造工业发展最快的铸造方式之一。消失模涂料是其关键技术之一。本项目在兼顾常压和真空消失模铸造特点的同时，在不添加其他配料的情况下加水后可以直接涂膜使用，具有涂膜均匀、挂壁性好、强度高、透气性好、干燥迅速、脱模容易等特点，可提高铸造的精密性、成品率，降低铸造成本。

“无冒口铸造成套技术”根据流变铸造和液态模锻原理，对铸件生产工艺与装备进行改造，实现无冒口零缺陷铸造，旨在根除传统铸造冒口大造成巨大的材料消耗和能源浪费的行业共性问题，实现质量与效益双提高。  技术特点: 该成果已经申报了国家专利，技术成熟，处于针对铸件的具体规格范围进行推广应用的阶段，可以提供工艺、工装和设备的一体化成套技术。整体技术处于国际领先水平。   主要技术指标： 工艺出品率：由现在的60-70%左右提高到95～100％；收缩缺陷发生率：小于0.5％；综合质量：比同材质铸件稳定提高10％－20％以上。 应用范围： 其适用于铸钢件、球墨铸铁件和有色合金铸件。也适用于各种铸造轧辊，如整体铸造的铸钢和铸铁轧辊、复合浇注的铸钢和铸铁轧辊、离心铸造的各种铸钢和铸铁轧辊。 该技术适用于新建铸造厂，也适用于已有铸造厂进行工艺技术改造。 

本发明公开了一种塑料无模成型装置，包括塑化部件、分滴部件和成型部件；所述分滴部件采用的开关机构为喷嘴针，包括密封环、弹性关节、针芯，具有压电性能的致动器作用于喷嘴针，从而通过针芯控制卸料口的开闭，实现开闭速度小于0.01s，满足3D打印对高粘性材料分割尺寸的要求。同时避免了泄漏、磨损等问题，实现对高粘性、高压、高温流体的高频、微量开关控制。成型部件的机械手包含多个受控制系统驱动的运动关节，可使机械手的末端处于任意位置和任意方向。此外，本发明对成型材料没有光敏性等特殊要求，能成型任意三维形状的物体。省去开模环节，能节省生产时间、降低生产成本，适用于单件或小批量生产可直接使用的塑料制品。

本发明公开了一种无模材料成型方法与装置。所述方法为原位 固化的粉末成型方法，主要步骤为：将含有催化剂的第一浆料和含有 引发剂的第二浆料分别作为 3D 打印材料，进行预混后，在诱导期内打 印成型。所述装置包括第一及第二储料容器、预混装置以及 3D 打印装 置，所述第一、第二储料容器与预混装置连接，所述预混装置与 3D 打 印装置的喷嘴连接；所述预混装置包括具有两个进料口的混合腔、搅 拌叶和电机，所述进料口分别与第一、第

零件与模具的无模直接制造方法，属于零件快速制造方法，步骤为：(1)设计零件的三维 CAD 模型；(2)对三维 CAD 模型进行切片处理；(3)根据分层数据进行路径规划，生成每层成形的数控代码；(4)采用数控等离子熔积喷枪，将合金、金属间化合物、金属陶瓷或陶瓷的丝材或粉末，在基板上按照每层数控代码熔积成形；(5)熔积成形过程中，将等离子弧与激光复合；(6)按照上述步骤逐层熔积成形，直至达到零件尺寸形状的要求。本发明保持等离子成形成本低、效率高，成形体易于达到满密度的优点，仅附加小功率激光，成本低于激光

本发明公开了一种消失模铸造液-液复合铝-镁双金属铸件的方 法，其包括以下步骤：提供一个复合模型，所述复合模型包括沿竖直 方向依次相连接的铸件镁合金部分泡沫模型、铝片及铸件铝合金部分 泡沫模型、分别连接所述铸件镁合金部分泡沫模型及所述铸件铝合金 部分泡沫模型的镁合金浇注系统部分泡沫模型及铝合金浇注系统部分 泡沫模型；对所述复合模型涂涂料；对所述复合模型进行埋砂造型； 向所述复合模型分别浇注镁合金浇注液及铝合金浇注液，直

生铁一般指含碳量在2~4.3%的铁的合金。又称铸铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。但它的抗拉强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。生铁是铸造最基础的原料，长期以来对于铸造生铁的质量控制往往还停留在化学成分的层次上。随着我国机械制造业的不断进步，大规模机械化生产的大型铸造生产企业越来越多， 对生铁的质量要求也越来越高，我们不仅要求生铁的化学成分要合适，而且对生铁的外观质量、含渣量、致密程度等都有了高的要求。铸造生铁一部分是由小型高炉生产，与此同时，因为在生产中使用的铸铁机，没有统一的标准，使用过程中也没有规范的制度， 使得影响生铁质量的因素很多。一些铸造生铁的外观质量差，含渣量大，以及一些生铁内存在大量空洞等缺陷，这些缺陷的存在，给铸件生产会带来一些不利的影响，也给生铁生产企业造成一定的经济损失。铸造生铁的质量直接影响到企业的生存。为此，我们以新疆阜康金鑫铸造有限公司的铸造生铁为例，探讨铸铁生产过程中一些缺陷的产生原因。

含木模、毛胚、粗加工、精加工等流程，与教材要求配套。

本发明公开了一种基于背景磁场下管材的电磁无模成形方法及 装置。本发明提出的装置包括亥姆霍兹线圈系统，支撑杆，上、下支 撑板，驱动杆，脉冲放电电路和成形线圈。本发明将背景磁场和脉冲 磁场相结合实现了管材(如铝合金管)的电磁均匀胀形。借助高速变形的 管材在背景磁场中，因电磁阻尼而形成的不均匀阻力场，阻碍其相应 塑性变形区的不均匀流动，使管材不出现局部减薄或胀裂，从而获得 塑性流动均匀的合格胀管件。本发明所采用的亥姆霍兹线