汽车模具领域数字化无模铸造技术前景广阔
2012年03月05日06:30机电在线

   
    铸造有着数千年的历史，“干将莫邪”“铸钟娘娘”的传说里都有着对铸造工艺的描述；去年热映的电影《钢的琴》里那架“钢琴”的琴体也是由铁水铸成。

    在几千年历史河水的冲刷中，铸造工艺几乎从未被改变过。以应用最广泛的砂型铸造为例，先根据图样做出木模（或金属模），再放入砂箱填型做出砂型，后将熔化的金属浇灌入砂型空腔，冷却凝固获得铸件。从祖辈手中的烟袋锅子，到现代汽车的发动机缸体，铸件几乎都是出自这种工艺。

    整个过程环节较多，需预留工艺补正量，并且尺寸精度差，人为影响因素很大，因为大部分都是以二维图纸为基础进行设计制造。

    随着汽车机床等现今制造业技术的高速进步，以及核电航空航天国防军工等重大装备和重大工程的实施，铸造产品发展的趋势要求更好的综合性能，更高的精度，更少的余量，更好的表面质量，更复杂的结构。同时，节能降耗减少污染也是现代制造业的迫切要求。

    根据《中国铸造行业发展规划》，2015年中国的铸件总产量将达到5000万吨以上，年产值达到7500亿元以上，数字化无模铸造技术及装备将在汽车模具机床工程机械航空航天等领域应用前景广阔。

    据国际模协秘书长罗百辉介绍，铸造生产中，砂型铸造应用最广泛，世界上大约80%的铸件都采用木模金属模等进行砂型铸造。目前，我国有3万多家的铸造企业，2011年我国铸件年产量超过了4000万吨，消耗了大量木材和金属。2012年我国“数字化无模铸造精密成形机”预计推广应用30台，亚洲欧洲亦有橄榄枝抛来，这种装备可在两天内制作出以前需要1—2个月才能完成的砂型，在单件小批量铸件及铸造模具开发生产中彻底将铸造工艺中的木模抛弃，在铸造行业中推广应用，将会节约大量木材和金属，挽救成千上万棵树。

    反观传统铸造工艺，为了达到要求，木模金属模等的制作过程耗时耗力，动辄以月为单位的开发周期，拖了制造后腿。国际模协秘书长罗百辉指出，在提高产品开发效率和降低能耗的呼声中，铸造工艺应“无模化柔性化数字化精密化绿色化和智能化”。

    2008年，数字化无模铸造技术的发明者单忠德收到中国一汽的一个铸件图纸，对方希望能够采用数字化无模铸造技术进行砂型制造的测试，表示如果能在两天后的周一，依据图纸制出该铸件的合格砂型，中国一汽将启动购置设备谈判。两天后？按照传统铸造工艺，通常需要30—45天甚至更长时间！结果是，周一单忠德带领的研发团队把砂型摆在了谈判客户面前。单忠德及其团队开发的数字化无模铸造精密成形技术及装备，直接从砂型加工入手。技术人员所需要做的很简单，先用电脑将所需铸件的三维CAD模型做出来，自动规划路径后输入到无模铸造精密成形机，然后，就等着看刀头的“机器舞”吧。

    刀头会按照程序设定的轨迹移动，或上或下，或左或右，或浅或深这是一种精密机械独有的运动美感。经过一番切削后，一个完美的砂型得以呈现。这个过程，最快只需要几个小时，这点时间比起动辄以月为单位的开发周期，几乎可以忽略不计。

    看过数控机床的刀头上下翻飞雕琢一个金属件的朋友，也许会在无模铸造精密成形机前体味到异曲同工之妙。