一、技术名称：数字化无模铸造精密成形技术
二、技术所属领域及适用范围：通用机械行业 汽车、工程机械、船舶、电力、交通、航空航天等领域复杂零部件
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
铸造行业的能耗约占机械工业能耗的25-30％（仅指铸造系统单独使用的能源而言，不计各种原材料能耗）；整个机械制造行业的GDP能耗为0.18tce/万元，而铸造业约为0. 8tce/万元。目前，我国铸造行业的能源利用率是仅为17％，铸造生产的综合能耗是发达国家的2倍，节能潜力很大。然而，我国铸造行业清洁生产与环境保护意识差，能耗大。据统计，中国制造业的铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的55％-70％。每生产1吨合格铸铁件的能耗为450-650kg标煤，国外为300-400kg标煤；生产1吨合格铸钢件的能耗为700-800kg标煤，国外为500-800kg标煤。同时，传统铸造中的铸型制造需要通过木模或金属模翻制而成，存在拔模工序多，制模周期长，成本高、原材料浪费大、废弃物排放多等问题，且产品设计发生改动，需要重新制造模具，严重影响关键零部件开发速度和成本，造成资源的重复浪费。目前应用该技术可实现节能量2万tce/a，CO2减排约5万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
数字化无模铸造精密成形技术是一种全新的铸型制造方法。铸型制造是砂型铸造的关键工艺，决定铸件的质量和开发速度。本技术基本原理为：首先根据铸型三维CAD模型进行分模，并结合加工参数进行砂型切削路径规划；对规划好的路径模拟仿真，确保不会发生刀具干涉和砂型破坏；将砂坯置于加工平台上加工，产生的废砂被喷嘴吹出的气体排除。最后将加工的砂型单元砍合组装成铸型、浇注，得到合格金属件。不需要木模（金属模）等模具多工序翻制砂型，不需要拔模斜度和工艺补正量，减少了零部件设计中加工余量，节约了木材和金属消耗、降低了铸件能耗，实现了铸型设计、加工、组装过程数字化及工艺模拟和铸型数字化制造的无缝连接，实现了铸件生产的数字化、精密化、柔性化、自动化、绿色化。
2.关键技术
（1）刀具冷却及废砂排除一体化系统技术；
（2）数字化无模铸造精密成形机加工专用刀具技术；
（3）自适应铸型及砍合组装技术；
（4）数字化无模铸造精密成形机专用控制系统技术。
3.工艺流程
工艺路线见图1所示。
无模铸型制造技术路线图
无模化砂型制造技术路线图
图1工艺路线
五、主要技术指标
数字化无模铸造精密成形机的最大加工范围达1500mm×1000mm×400mm，更大 砂型可以分块加工再组合，能够进行树脂砂、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属模，缩短铸造流程，节约材料，减少能耗，实现了 传统铸造行业的数字化制造，与传统有模铸造相比，铸造开发时间缩短50%-80%，制造成本降低30%-50%。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
该2011年3月经中国机械工业联合会组织同行专家鉴定，数字化无模铸造精密成形方法、技术及装备创新显著，技术水平达到国际领先。目前，2012年获北京市科学技术奖一等奖、2011年获北京市发明专利一等奖、2012年获绿色制造科技进步一等奖、2013年获中国铸造协会的铸造装备创新奖等。同时，获得3项国家重点新产品、2项北京市自主创新产品以及中关村十大创新成果。目前，该技术已先后在中 国一汽、中国一拖、广西玉柴、广西柳工、北京隆源、哈尔滨维恩瑞弛、北京星航
机电厂、江苏技术师范学院等单位进行应用，显著缩短新产品的开发周期和投产时 间，节约了模具制造费等相关开支，提高了制造工艺的快捷性和灵活性，在汽车、 航空航天、国防军工等领域取得了显著的经济和社会效益。
七、典型应用案例
典型用户：一汽铸造有限公司、中国一拖集团有限公司、广西玉柴等
典型案例1
技术提供单位：机械科学研究总院先进制造技术研究中心
建设规模：年加工50t复杂零部件的铸造生产线。主要技改内容：利用基于数字 化无模铸造精密成形设备，开展无模铸造精密成形工艺研究，实现柴油机缸体等复 杂部件砂模的快速加工制造，从而取代进口金属模具制造精密型芯。主要设备为2台数字化无模铸造精密成形机。节能技改投资额250万元，建设期1年。每年可节约模具材料2500t，节约模具加工耗能30.75tce，年节能节材经济效益为7500万元，投资回收期1个月。
典型案例2
技术提供单位：机械科学研究总院先进制造技术研究中心
建设规模：年加工3000t复杂零部件的铸造生产线。主要技改内容：利用基于数字化无模铸造精密成形设备，开展无模铸造精密成形工艺研究，实现复杂涡壳、传动箱体、机床床身等复杂零部件的无模铸造。主要设备包括6台数字化无模铸造精密成形机。节能技改投资额750万元，建设期1年。每年可节能300tce，年节能节材经济效益3000万元，投资回收期2个月。
八、推广前景及节能减排潜力
据统计，国内现有铸造企业22000多家，汽车零部件制造企业5000多家，机床制造企业2000多家，工程机械制造企业约2000家。大量的企业在新产品开发和单件、小批量制造中，急需数字化无模铸造精密成形技术及装备。预计未来5年，我国铸件总产量将达到5000万t以上，如果该技术可在铸造行业推广10%，形成的年节能能力可达到21万tce，年减排能力55万tCO2。
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