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

（专利号：ZL 201410495292.0） 简介：本发明公开一种带辅助底座的板料渐进成形方法，属于金属塑性加工成型技术领域。该成形方法首先在现有数控渐进成形机床上设置一套辅助底座装置，将圆锥形辅助底座的底部固定在液压缸上面，通过调节液压缸的推力和行程以控制所述圆锥形辅助底座的升降；在数控渐进成形机床的夹具内安装辅助底座装置，并把液压缸的底部固定在数控渐进成形机床上；然后三维建模以及调整圆锥形辅助底座的倾角，将待成形板料固定在夹具上，操

含芯棒和无芯棒的旋锻工艺参数优化、缺陷预防以及产品设计。

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本发明公开的基于电磁涡流效应的应急车窗爆破系统，包括电源、延时开关、高频逆变器、四个线圈组及四周固定于车的内壁与外壁之间的车窗，车窗上具有孔，孔内镶嵌有圆台状铁芯，每个圆台状铁芯与一个线圈组对应，线圈组由线圈一和线圈二串联构成，延时开关的一端连接电源正极，电源负极与延时开关的另一端分别与高频逆变器的两个输入端连接，四个线圈组并联后两端分别与高频逆变器的两个输出端连接。本发明采用电磁涡流效应在短时内加热圆台状铁芯，使其膨胀从而实现破窗，采用延时开关可避免破窗后圆台状铁芯温度继续升高带来的危险，且圆台状铁芯隐藏于车窗边沿处，可防止过热导致乘客烫伤；本发明的应急车窗爆破系统，使用方便、破窗快捷。

研发阶段/n内容简介：ABS是世界上产量最大的一种工程塑料，综合性能优异，是目前价格最低的工程树脂，但较易产生静电现象。近年来计算机、电视机、移动电话等电器外壳用塑料对电磁屏蔽提出新的要求。碳纳米管（CNTs）是直径从几纳米至几十纳米的中空管，具有吸波、导电、储能等性能，是目前最引人注目的一维纳米材料，CNTs具有极好的拉伸性能和优异的导电性能和较大的长径比，但由于其大比表面积与大长径比导致极易缠绕与团聚成聚集体的问题而阻碍其在聚合物中的应用。本项目采用紫外光辐照的方法制备ABS/CNTs复合材料，

1 成果简介电磁超声导波检测设备可实现对钢板和钢管缺陷的快速扫描，既满足电磁超声导波实验室需求又可满足工程应用，特别是针对高校用户提供开放式数据接口和检测数据源文件，可方便高校教师和学生科研使用。 仪器主要指标：工作电压： 220V 交流；探头激励信号频率、幅值和周期数可调；可以产生管道 L 模式、管道 T 模式、 Lamb 波模式和 SH 波模式的电磁超声导波；可用于管道和板材的腐蚀、裂纹等缺陷检测，最大检测板厚或壁厚为 20mm；可检出最小腐蚀缺陷 1t×1t×0.1t（深）；可检测最小裂纹 1t（长）×0.1t（深）， t为板厚；定位误差< 5 cm。图 1 电磁超声导波检测仪器2 应用说明研究成果已经成功应用在国家管道检测工程实验室、油田、电厂和高校相关实验室等多家企事业单位。 应用于油田管网检测；石化企业管道检测；电站管道检测。3 效益分析按国际压力管道检测工程通行价格计算，为每公里 1 万美元。

 铁路作为复杂的电磁系统，高功率电气设备与弱电系统共存，工作空间有限，电磁环境恶劣，尤其是随着动力分散式列车速度的不断提高，所需的牵引功率不断提高，车载设备种类繁多、连线复杂，使电磁兼容问题日益突出。而系统间及系统内部优良的电磁兼容性能是实现铁路安全、高效运行的必要条件。   车载列控运行环境电磁兼容监测系统可实现对列控系统周围的电磁环境的实时监测和对车载列控设备遭受电磁干扰的分析预警，可同时记录车载BTM天线、TCR天线、速度传感器、多普勒雷达测速器等周围空间中干扰信号的时域特性和频域特性以及各部件信号电缆中耦合的传导干扰电压或电流。   系统特点：   1）实时监测、分析和预警；   2）同时监测干扰的时域特性和频域特性；   3）多通道同时监测；   4）频率范围：9kHz~3GHz；   5）动态范围：60dB。

现有汽车制动系统采用单片制动盘摩擦制动，不可避免的存在热失效的缺点，频繁或长时间使用会导致制动性能下降甚至是完全丧失制动性能，存在制动安全隐患。本产品突破现有轿车采用单一摩擦制动的形式，在传统摩擦制动器的基础上创新集成了非接触式的电磁制动器。创新设计的集成摩擦和电磁的双盘片制动盘实现了制动热量的分流，可以避免制动热失效，提高了车辆的制动安全性能。产品性能、指标电磁制动器预期提供 25%至 30%的摩擦制动器的制动力矩，实现电磁制动和摩擦制动的单独作用与联合作用。

电磁式直线位移伺服调节器由直线运动电磁执行器和直线位移调节数 字控制器两部分组成；为满足直线运动电磁执行器的净推力/拉力大、 复位响应速度快、频响宽、连续运动的平滑性好等要求，在螺旋管电磁 线圈、气隙形式、执行器定子磁辑及动子结构、复位弹簧等方面进行特 殊和精密设计分析；伺服控制器釆用综合性能优异的DSP实施智能控制策 略，配合精密传感器的信息采集和处理，使得控制器输出到直线运动电 磁执行器的PWM调节脉冲精度高、控制周期短，电磁执行器最终输出与