含木模、毛胚、粗加工、精加工等流程，与教材要求配套。

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

技术成熟度：技术突破 1.空间目标及星图光学探测仿真系统。由于空间目标探测真实数据获取成本较高，且数据量较少，结果验证困难，团队开发了空间目标及星图光学探测仿真系统。此工作以软件形式呈现，以友好的人机交互界面，根据用户的实际系统参数，提供准确可靠地提供当前时刻空间探测仿真图像，该软件前期经过与stk仿真软件结果比对验证其坐标的准确性，与在轨实测图像进行比对验证其仿真效果的可靠性。目前该软件已经在项目开发过程中广泛使用，为提高系统开发效率、验证算法性能提供有效支撑。 2.空间目标探测感知关键技术及算法体系。该成果以理论及软件开发包形式呈现，团队具备多年的空间探测相关开发经验，并将相关理论及算法构建软件开发包。该SDK开发包基于C++开发，具有较好的泛化能力，具有坐标描述转换、预处理、目标提取、星表制备、星图识别、光学标定、定位定姿定轨等功能，可支撑各层次的空间探测相关开发需求。目前团队基于此SDK开发的顶层软件，采用目标TLE数据库匹配的解决方法，已经完成长光奥闰光电科技有限公司地基望远镜空间目标的感知识别及长光卫星技术股份有限公司的星敏感器在轨图像空间目标自动提取与识别，后续还将采用更多的数据验证完善提升本系统的技术成熟度。 意向开展成果转化的前提条件： 1、长春长光奥闰光电科技有限公司等测站望远镜生产企业，利用本项目的共性技术，实现地基测站的空间目标自动探测感知，为空间安全提供支撑服务。 2、长光卫星技术股份有限公司、吉天星舟空间技术有限公司等遥感卫星公司，通过本技术的转化，可以利用星上光学载荷构建空间态势感知平台，为自身卫星安全提供保障、为国家及其他航天企业的空间安全需求提供数据支撑服务。另外可以在空间光学载荷开发过程中应用空间目标及星图光学探测仿真系统，对光学载荷的精度和鲁棒性进行评估和测试。

由于铸造生产过程由多工序集体作业完成，成分、温度、铸型质量乃至 气候环境等多因素影响产品质量，工艺参数波动大，质量控制靠经验的比重 大，产品质量很大部分又都是在产品成形后甚至机械加工后才体现出来，质 量问题非常突出。铸造过程计算机模拟仿真是学科发展的前沿领域，是当今世 界各国专家学者关注的热点，已成为铸造工艺设计与优化的重要手段。铸造CAE 的精度取决于界面条件数据、热物性数据、初始条件数据的输入，这些数据与 企业生产条件紧密相关，不是软件所能给予的。铸造CAE材料数据体系与精益 铸造工艺技术在欧、美、日韩等国际知名企业得到高度重视，是企业不对外提 供、具有核心竞争力的技术。 本项目与一些国内大型知名企业合作，开展了铸造CAE材料数据及精益铸 造工艺开发应用研究，开发材料数据体系，建立了 CAE精准分析与精益工艺设计的集成应用平台，缩短铸造工艺开发周期，提升生产线质量指标及工艺效率, 降低生产成本，提高企业核心竞争力。利用本研究成果，每年帮助多个企业进行近20个高要求复杂铸件的质量攻 关，已累计在百余种铸件上获得应用。

        技术成熟度：技术突破         针对船舶机械设备减振降噪需求，提出了结构振动信息作为性能指标的主动减振控制策略。解决了船舶复杂应用环境下，主动减振技术“减振不一定降噪”的难题。攻克超低频、高出力密度主动减振系统执行机构的分析方法和设计关键技术，研发了系列化的电磁式作动器和主被动复合减振器，应用于船舶主机、辅机和管路系统振动抑制。突破了现有主动执行机构低频作动能力的瓶颈，发明了准零刚度作动器，有效覆盖国外探测技术的频率下限，解决了新一代船舶对超低频线谱振动和水下辐射噪声控制的迫切需求。提出了稳定性高、收敛速度快、扩展性强的主动减振核心控制算法并形成工程应用软件。突破了参考输入线谱增强、多频振动均衡控制、控制输出饱和抑制等一系列核心关键技术，解决了主动减振技术实船应用的稳、快、准的难题。研发了首套兼具工作过程自监测、运行故障自诊断、控制效果自评估功能的集成化、模块化主动控制系统，实现了主动减振系统100%国产化。解决了船舶机械设备主动减振系统关键部件自主可控难题。         意向开展成果转化的前提条件：船舶机械设备减振降噪

团队具备成熟的高性能电机研发能力，具备瞬态有限元仿真技术、多物理场联合仿真技术、场路耦合仿真技术，能够定制开发有刷/无刷直流、感应电机、电励磁/永磁同步等各类电机，助力多家企业实现核心电机自主化、国产化。 团队研发了基于空间磁场的高性能电机健康状态在线监测系统，能够实时监测电机健康状态，即使发现电机微小故障，有效提高电机可靠性。

人参作为传统中药材，早在《神农本草经》中就被列为上品，具有“补中益气，养血安神，强壮体魄”的功效，长期以来在中医药中占据着重要地位，尤其在提升体力、增强免疫力等方面有显著作用。 随着现代技术的发展，冻干技术的应用为人参加工带来了革命性变化。通过低温和真空环境下的升华原理，冻干技术能够去除新鲜人参中的水分，最大限度保留其活性成分、营养物质和药效。这不仅延长了产品的保质期，还改善了产品的便捷性，便于储存和运输，适应了现代消费者的需求。 本项目专注于人参冻干技术的研发，旨在提高人参产品的质量与市场竞争力。冻干后的产品不仅保留了原有的药效和营养成分，还具有更长的保质期，能够广泛应用于人参粉、营养补充品、保健食品等多个领域。同时，项目优化了冻干工艺，提升了有效成分的提取率，确保最终产品在营养和药效上的最大保留。 通过技术创新与产业化应用，本项目将推动人参产业的现代化发展，提升人参附加值，满足国内外市场对高品质人参产品日益增长的需求，为行业带来更多发展机遇。 1. 目标市场与市场规模： 本项目主要面向国内外高端健康食品、保健品和营养补充品市场，重点关注中老年人、亚健康人群及健身爱好者。随着生活水平提高，年轻消费者也逐渐关注天然、绿色健康产品，冻干人参成为理想选择。全球人参市场年增长率约为5%-7%，冻干人参的潜力尤为巨大，特别是在高端健康领域。 2. 市场竞争预测： 目前，国内外已有企业涉足人参冻干技术，但大多数仍处于初步阶段，技术尚不成熟，且现有产品集中于中低端市场，冻干工艺不够精细，导致有效成分损失较大。竞争者包括传统人参生产商和新兴健康品牌。随着消费者对品质要求提升，市场将向高品质、高效能产品倾斜。本项目的冻干技术创新和产品高端化，使其具备强大竞争力，有望迅速占领高端市场份额。 3. 本项目核心竞争优势： 本项目的核心竞争优势在于冻干技术创新。相比传统工艺，项目技术能更好保留人参中的有效成分，提高营养价值和药效。产品形态多样（如粉末、颗粒、薄片等），满足不同消费者需求，提供便捷使用体验。项目在原材料采购、生产环节和质量控制上的优势，确保产品的高品质和稳定性。随着市场对高品质健康产品需求增长，本项目具备较强的技术壁垒和市场竞争力。

可以量产/n铸造涂料广泛应用于汽车、拖拉机金属毛坯铸造生产中。传统铸造涂料具有环保效果差，价格昂贵的特点。本成果开发的系列醇基防渗透粘砂铸造涂料，采用非锆质（锆英粉有放射污染）采用优质耐高温、热稳定性好的镁铝尖晶石、铬铝尖晶石等多种耐火粉作骨料复合而成，具有很强砂型渗透能力，在砂型表面渗透力强，形成强的附着涂层，具有很强的抗钢水、铁水渗透能力，能替代铬铁矿砂使用,特别适用于中、大型铸钢件、铸铁件的热节处，起到防止高温钢水渗透而造成粘夹砂缺陷的作用。其它环保涂料还有非锆质醇基微晶刚玉涂料，非锆质醇基致

可以量产/n该成果利用我国广泛的矿产资源制造铸造行业需要的铸造涂料，产品 用于铸造行业，能替代昂贵的锆英粉涂料，产品耐火度达1800 度以上， 2h 悬浮率达 96％以上。经实验，涂料中各组分按重量百分比如下：400～600 目耐火粉料占 44～55％，钠基膨润土 1.30～1.45％，水 0.45～0.60％，聚乙烯醇缩丁 醛 0.5～0.7％，热塑性酚醛树脂 1.4～1.6％，乙醇 41～52％。制备方法： 1)按比例称取各原料；2)先将钠基膨润土和水碾压预处理成膏状物；3)将 400～600

低压铸造时液态金属的流程短、涡流少、充型速度可调、补缩好，铸件质量明显提高；同时，低压铸造可实现全过程的自动化，提高了劳动生产率和产品质量的稳定性，降低了人为因素的影响；可以省略浇冒口、提高铸件成品率，降低了材料消耗和生产成本。所以，低压铸造工艺在大批量生产的汽车、内燃机工业上的应用不断增加，在汽车、摩托车车轮和发动机缸体、缸盖的生产上，低压铸造工艺特别受欢迎；在特别重视铸件质量的航空航天领域，低压或差压铸造工艺的应用也越来越多。 低压铸造设备的核心技术是保温炉内液面压力的控制。近年来，低压铸造液面压力的控制方式由手动控制、单片机控制，发展到由计算机实时控制，并在计算机屏幕上直接显示低压铸造的过程和控制效果；执行元件也由薄膜阀、比例阀发展到数字组合阀。 为了适应军工和民用产品不断提高的质量和效益要求，满足企业对高水平低/差压铸造设备的要求，北京航空航天大学和有关单位合作，在国际先进低压铸造设备的基础上，开发了新型的低压铸造液面压力的计算机控制系统和低/差压铸造机，并陆续应用在汽车零部件生产和航空航天领域。