一、技術名稱：數字化無模鑄造精密成形技術
二、技術所屬領域及適用范圍：通用機械行業 汽車、工程機械、船舶、電力、交通、航空航天等領域復雜零部件
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
鑄造行業的能耗約占機械工業能耗的25-30％（僅指鑄造系統單獨使用的能源而言，不計各種原材料能耗）；整個機械制造行業的GDP能耗為0.18tce/萬元，而鑄造業約為0. 8tce/萬元。目前，我國鑄造行業的能源利用率是僅為17％，鑄造生產的綜合能耗是發達國家的2倍，節能潛力很大。然而，我國鑄造行業清潔生產與環境保護意識差，能耗大。據統計，中國制造業的鑄件生產過程中材料和能源的投入約占產值的55％-70％。每生產1噸合格鑄鐵件的能耗為450-650kg標煤，國外為300-400kg標煤；生產1噸合格鑄鋼件的能耗為700-800kg標煤，國外為500-800kg標煤。同時，傳統鑄造中的鑄型制造需要通過木�；蚪饘倌７贫�，存在拔模工序多，制模周期長，成本高、原材料浪費大、廢棄物排放多等問題，且產品設計發生改動，需要重新制造模具，嚴重影響關鍵零部件開發速度和成本，造成資源的重復浪費。目前應用該技術可實現節能量2萬tce/a，CO2減排約5萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
數字化無模鑄造精密成形技術是一種全新的鑄型制造方法。鑄型制造是砂型鑄造的關鍵工藝，決定鑄件的質量和開發速度。本技術基本原理為：首先根據鑄型三維CAD模型進行分模，并結合加工參數進行砂型切削路徑規劃；對規劃好的路徑模擬仿真，確保不會發生刀具干涉和砂型破壞；將砂坯置于加工平臺上加工，產生的廢砂被噴嘴吹出的氣體排除。最后將加工的砂型單元砍合組裝成鑄型、澆注，得到合格金屬件。不需要木模（金屬模）等模具多工序翻制砂型，不需要拔模斜度和工藝補正量，減少了零部件設計中加工余量，節約了木材和金屬消耗、降低了鑄件能耗，實現了鑄型設計、加工、組裝過程數字化及工藝模擬和鑄型數字化制造的無縫連接，實現了鑄件生產的數字化、精密化、柔性化、自動化、綠色化。
2.關鍵技術
（1）刀具冷卻及廢砂排除一體化系統技術；
（2）數字化無模鑄造精密成形機加工專用刀具技術；
（3）自適應鑄型及砍合組裝技術；
（4）數字化無模鑄造精密成形機專用控制系統技術。
3.工藝流程
工藝路線見圖1所示。
無模鑄型制造技術路線圖
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圖1工藝路線
五、主要技術指標
數字化無模鑄造精密成形機的最大加工范圍達1500mm×1000mm×400mm，更大 砂型可以分塊加工再組合，能夠進行樹脂砂、水玻璃砂、覆膜砂等不同砂型的加工，也可用于石膏、聚苯乙烯的加工制造。
砂型制造不需要木模或金屬模，縮短鑄造流程，節約材料，減少能耗，實現了 傳統鑄造行業的數字化制造，與傳統有模鑄造相比，鑄造開發時間縮短50%-80%，制造成本降低30%-50%。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該2011年3月經中國機械工業聯合會組織同行專家鑒定，數字化無模鑄造精密成形方法、技術及裝備創新顯著，技術水平達到國際領先。目前，2012年獲北京市科學技術獎一等獎、2011年獲北京市發明專利一等獎、2012年獲綠色制造科技進步一等獎、2013年獲中國鑄造協會的鑄造裝備創新獎等。同時，獲得3項國家重點新產品、2項北京市自主創新產品以及中關村十大創新成果。目前，該技術已先后在中 國一汽、中國一拖、廣西玉柴、廣西柳工、北京隆源、哈爾濱維恩瑞弛、北京星航
機電廠、江蘇技術師范學院等單位進行應用，顯著縮短新產品的開發周期和投產時 間，節約了模具制造費等相關開支，提高了制造工藝的快捷性和靈活性，在汽車、 航空航天、國防軍工等領域取得了顯著的經濟和社會效益。
七、典型應用案例
典型用戶：一汽鑄造有限公司、中國一拖集團有限公司、廣西玉柴等
典型案例1
技術提供單位：機械科學研究總院先進制造技術研究中心
建設規模：年加工50t復雜零部件的鑄造生產線。主要技改內容：利用基于數字 化無模鑄造精密成形設備，開展無模鑄造精密成形工藝研究，實現柴油機缸體等復 雜部件砂模的快速加工制造，從而取代進口金屬模具制造精密型芯。主要設備為2臺數字化無模鑄造精密成形機。節能技改投資額250萬元，建設期1年。每年可節約模具材料2500t，節約模具加工耗能30.75tce，年節能節材經濟效益為7500萬元，投資回收期1個月。
典型案例2
技術提供單位：機械科學研究總院先進制造技術研究中心
建設規模：年加工3000t復雜零部件的鑄造生產線。主要技改內容：利用基于數字化無模鑄造精密成形設備，開展無模鑄造精密成形工藝研究，實現復雜渦殼、傳動箱體、機床床身等復雜零部件的無模鑄造。主要設備包括6臺數字化無模鑄造精密成形機。節能技改投資額750萬元，建設期1年。每年可節能300tce，年節能節材經濟效益3000萬元，投資回收期2個月。
八、推廣前景及節能減排潛力
據統計，國內現有鑄造企業22000多家，汽車零部件制造企業5000多家，機床制造企業2000多家，工程機械制造企業約2000家。大量的企業在新產品開發和單件、小批量制造中，急需數字化無模鑄造精密成形技術及裝備。預計未來5年，我國鑄件總產量將達到5000萬t以上，如果該技術可在鑄造行業推廣10%，形成的年節能能力可達到21萬tce，年減排能力55萬tCO2。
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