第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、鍛造

1)不銹鋼鍛造的毛坯加熱技術(shù)

不銹鋼鍛前加熱可用電爐，也可以用火焰爐。生產(chǎn)中多用火焰爐，因其成本較低。爐氣氣氛應(yīng)保持中性或微氧化性。對于奧氏體不銹鋼，不可采用還原性氣氛，以免產(chǎn)生增碳或貧鉻，使晶間腐蝕抗力下降；對于馬氏體不銹鋼，因含碳量較高，不可采用過分氧化的氣氛，以免引起嚴(yán)重脫碳。

用火焰爐加熱時，還應(yīng)注意燃?xì)鈶?yīng)基本上保持不含硫化氫及其他含硫的污染物，尤其對高鎳鋼，更不能使用含硫量大的燃料，因?yàn)榱驖B入鋼中便要與鎳形成NiS(熔點(diǎn)797℃)或Ni+Ni3S2共晶體(熔點(diǎn)645℃)，它主要分布在晶界上，引起不銹鋼的工藝塑性下降，并在鍛造時形成裂紋。

在700～800℃以下，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比普通合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小。但是，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)是隨著溫度的增加而增大(見圖12)，在700～800℃范圍與普通合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)趨于一致。因此，對于直徑大于100mm的毛坯，均應(yīng)采用兩段加熱制度：在預(yù)熱階段，保持800～850℃的爐溫以減慢加熱速度；在加熱和均熱階段，保持較高爐溫(始鍛溫度上限)，以便能迅速加熱到始鍛溫度。

對于表面質(zhì)量要求較高的精密鍛件，或余量較小的重要鍛件，如壓氣機(jī)葉片等，加熱前往往在毛坯表面上涂一層防護(hù)涂料(玻璃潤滑劑)，然后在普通加熱爐內(nèi)加熱。玻璃防護(hù)涂料能保護(hù)金屬免遭氧化和污染，同時它還是鍛造加工時的潤滑劑。

2)沉淀硬化不銹鋼鍛造

（1）半奧氏體型

這類合金稱作半奧氏體型，是因?yàn)樵谕嘶?固溶熱處理)狀態(tài)下，它們基本上是奧氏體，但通過較簡單的熱處理或者形變熱處理，就能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。為了獲得這種合金，對奧氏體和鐵素體之間的平衡，必須保持嚴(yán)格的控制。

此類合金經(jīng)常在軋制后以退火狀態(tài)交貨，并以“狀態(tài)A”表示。在狀態(tài)A，其組織由奧氏體基體和條狀α(δ)鐵素體組成。這些合金容易加工，就像真正的奧氏體不銹鋼一樣。

在軟狀態(tài)加工后，將奧氏體經(jīng)預(yù)先熱處理而轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。預(yù)先熱處理的操作是：將奧氏體加熱至足夠高的溫度，使碳從固溶體中移去，并以(Cr23C6)形式析出。從奧氏體基體中除去碳和某些鉻，使奧氏體變得不穩(wěn)定，隨后冷卻至Ms溫度，奧氏體就轉(zhuǎn)變成為馬氏體。

半奧氏體沉淀硬化不銹鋼最后一步熱處理就是沉淀硬化處理。通常在480～650℃范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)這些合金處于沉淀硬化狀態(tài)時，可觀察到晶界處形成的紋理狀態(tài)。在沉淀過程中，馬氏體中的鋁與某些鎳化合，產(chǎn)生NiAl和Ni3Al析出物，而使合金顯著強(qiáng)化。

（2）馬氏體型

從用量來看，馬氏體沉淀硬化不銹鋼比其他類型使用得更多。這是由于它們在固溶、退火狀態(tài)的硬度較高。這些合金中奧氏體和鐵素體是這樣來平衡的，即在固溶熱處理和冷卻至室溫后，它們呈馬氏體狀態(tài)。

馬氏體型和半奧氏體沉淀硬化不銹鋼在航空發(fā)動機(jī)上早已得到應(yīng)用，如壓氣機(jī)后幾級的轉(zhuǎn)子葉片用沉淀硬化不銹鋼AM355來制造。

2、鑄造

總體上，我國鑄造領(lǐng)域的學(xué)術(shù) 研究 并不落后，很多 研究 成果居國際先進(jìn)水平，但轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的少。國內(nèi)鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平高的僅限于少數(shù)骨干企業(yè)， 行業(yè) 整體技術(shù)水平落后，鑄件質(zhì)量低，材料、能源消耗高，經(jīng)濟(jì)效益差，勞動條件惡劣，污染嚴(yán)重。具體表現(xiàn)在，模樣仍以手工或簡單機(jī)械進(jìn)行模具加工；鑄造原輔材料生產(chǎn)供應(yīng)的社會化、專業(yè)化、商品化差距大，在品種質(zhì)量等方面遠(yuǎn)不能滿足新工藝新技術(shù)發(fā)展的需要；鑄造合金材料的生產(chǎn)水平、質(zhì)量低；生產(chǎn)管理落后；工藝設(shè)計多憑個人經(jīng)驗(yàn)，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用少；鑄造技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差；生產(chǎn)過程手工操作比例高，現(xiàn)場工人技術(shù)素質(zhì)低；僅少數(shù)大型汽車、內(nèi)燃機(jī)集團(tuán)鑄造廠采用先進(jìn)的造型制芯工藝，大多鑄造企業(yè)仍用震壓造型機(jī)甚至手工造型，制芯以桐油、合脂和粘土等粘結(jié)劑砂為主。大多熔模鑄造廠以水玻璃制殼為主；低壓鑄造只能生產(chǎn)非鐵或鑄鐵中小件，不能生產(chǎn)鑄鋼件；用EPC技術(shù)穩(wěn)定投入生產(chǎn)的僅限于排氣管、殼體等鑄件，生產(chǎn)率在30型/小時以下，鑄件尺寸精度和表面粗糙度水平低；雖然建成了較完整的鑄造 行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)體系，但多數(shù)企業(yè)被動執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多低于GB（國標(biāo)）和ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)），有的企業(yè)廢品率高達(dá)30%；質(zhì)量和市場意識不強(qiáng)，僅少數(shù)專業(yè)化鑄造企業(yè)通過了ISO9000認(rèn)證。結(jié)合鑄造企業(yè)特點(diǎn)的質(zhì)量管理 研究 十分薄弱。

近年開發(fā)推廣了一些先進(jìn)熔煉設(shè)備，提高了金屬液溫度和綜合質(zhì)量，如外熱式熱風(fēng)沖天爐開始應(yīng)用，但為數(shù)少，使用鑄造焦的僅占1%。一些鑄造非鐵合金廠仍使用燃油、焦炭坩堝爐等落后熔煉技術(shù)。沖天爐-電爐雙聯(lián)工藝僅在少數(shù)批量生產(chǎn)的流水線上得以應(yīng)用。少數(shù)大、中型電弧爐采用超高功率（600-700kVA/t）技術(shù)。

開始引進(jìn)AOD、VOD等精煉設(shè)備和技術(shù)，提高了高級合金鑄鋼的內(nèi)在質(zhì)量。重要工程用的超低碳高強(qiáng)韌馬氏體不銹鋼，采用精煉技術(shù)提高鋼液純凈度，性能改善。0Cr16Ni5Mo、Cr13Ni5Mo鑄造馬氏體不銹鋼在保持原有韌性基礎(chǔ)上，屈強(qiáng)比由0.70-0.75提高到0.85-0.90，強(qiáng)度提高30%-60%，硬度提高20%-50%。

廣泛應(yīng)用國內(nèi)富有稀土資源，如稀土鎂處理的球墨鑄鐵在汽車、柴油機(jī)等產(chǎn)品上應(yīng)用；稀土中碳低合金鑄鋼、稀土耐熱鋼在機(jī)械和冶金設(shè)備中得到應(yīng)用；初步形成國產(chǎn)系列孕育劑、球化劑和蠕化劑，推動了鑄鐵件質(zhì)量提高。

高強(qiáng)度、高彈性模量灰鑄鐵用于機(jī)床鑄件，高強(qiáng)度薄壁灰鑄鐵件鑄造技術(shù)的應(yīng)用，使最薄壁厚達(dá)4-6mm的缸體、缸蓋鑄件本體斷面硬度差小于HB30,組織均勻致密?；诣T鐵表面激光強(qiáng)化技術(shù)用于生產(chǎn)。人工智能技術(shù)在灰鑄鐵性能預(yù)測中應(yīng)用。蠕墨鑄鐵已在汽車排氣管和大馬力柴油機(jī)缸蓋上應(yīng)用，汽車排氣管使用壽命提高4~5倍。釩鈦耐磨鑄鐵在機(jī)床導(dǎo)軌、缸套和活塞環(huán)上應(yīng)用，壽命提高1-2倍。高、中、低鉻耐磨鑄鐵在磨球、襯板、雜質(zhì)泵、雙金屬復(fù)合軋輥上使用，壽命提高。應(yīng)用過濾技術(shù)于缸體、缸蓋等高強(qiáng)度薄壁鑄件流水線生產(chǎn)中，減少了夾渣、氣孔缺陷，改善了鑄件內(nèi)在質(zhì)量。

國產(chǎn)水平連鑄生產(chǎn)線投入市場，可生產(chǎn)Φ30-250mm圓形及相應(yīng)尺寸的方形、矩形或異形截面的灰鑄鐵及球墨鑄鐵型材。與砂型比，性能提高1-2個牌號，鐵液利用率提高到95%以上，節(jié)能30%，節(jié)材30-50%，毛坯加工合格率達(dá)95%以上。

鑄鐵管 行業(yè) 引進(jìn)23套Φ1000mm以下的中型球墨鑄鐵管離心鑄造成套設(shè)備，其中20套目前正在正常生產(chǎn)。此外，用我國自行研制的球墨鑄鐵管離心鑄造設(shè)備生產(chǎn)了Φ2600mm鑄管，其中正常批量生產(chǎn)的鑄管管徑達(dá)到2200mm，而且我國自行研制的鑄管離心鑄造設(shè)備管徑已可達(dá)到3000mm。

金屬基復(fù)合材料 研究 有進(jìn)步，短纖維、外加顆粒增強(qiáng)、原位顆粒增強(qiáng) 研究 都有成果，但較少實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

某些重點(diǎn) 行業(yè) 的骨干鑄造廠采用了直讀光譜儀和熱 分析 儀，爐前有效控制了金屬液成分，采用超聲波等檢測方法控制鑄件質(zhì)量。

環(huán)保執(zhí)法力度日漸加強(qiáng)，迫使鑄造業(yè)開始重視環(huán)保技術(shù)。沈陽鑄造 研究 所等開發(fā)了大排距雙層送風(fēng)沖天爐和沖天爐除濕送風(fēng)技術(shù)；我國初建鑄造焦生產(chǎn)基地，形成批量規(guī)模。鑄造塵毒治理、污水凈化、廢渣利用等取得系列成果，并開發(fā)出多種鑄造環(huán)保設(shè)備（如震動落砂機(jī)除塵罩、移動式吸塵器、煙塵凈化裝置、污水凈化循環(huán)回用系統(tǒng)，鑄造舊砂干濕法再生技術(shù)及設(shè)備、鑄造廢砂爐渣廢塑料制作復(fù)合材料技術(shù)和設(shè)備等）。

商品化CAE軟件已上市。一些大中型鑄造企業(yè)開始在熔煉方面用計算機(jī)技術(shù)，控制金屬液成分、溫度及生產(chǎn)率等。成都科技大學(xué)研制成砂處理在線控制系統(tǒng)，清華大學(xué)等開發(fā)了計算機(jī)輔助砂型控制系統(tǒng)軟件，華中科技大學(xué)成功開發(fā)商品化鑄造CAE軟件。

鑄造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展快速，部分鑄造企業(yè)網(wǎng)上電子商務(wù)活動活躍，如一些鑄造模具廠實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計和遠(yuǎn)程制造。

鑄造專家系統(tǒng) 研究 雖然起步晚，但進(jìn)步快。先后推出了型砂質(zhì)量管理專家系統(tǒng)、鑄造缺陷 分析 專家系統(tǒng)、自硬砂質(zhì)量 分析 專家系統(tǒng)、壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計及缺陷診斷專家系統(tǒng)等。機(jī)械手、機(jī)器人在落砂、鑄件清理、壓鑄及熔模鑄造生產(chǎn)中開始應(yīng)用。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、鍛造

2、鑄造

所謂熔模鑄造工藝，簡單說就是用易熔材料（例如蠟料或塑料）制成可熔性模型（簡稱熔模或模型），在其上涂覆若干層特制的耐火涂料，經(jīng)過干燥和硬化形成一個整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然后把型殼置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)過高溫焙燒（如采用高強(qiáng)度型殼時，可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒），鑄型或型殼經(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。

熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達(dá)ct4-6（砂型鑄造為ct10~13，壓鑄為ct5~7）,當(dāng)然由于熔模鑄造的工藝過程復(fù)雜，影響鑄件尺寸精度的因素較多，例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等，所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高，但其一致性仍需提高（采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多）。

壓制熔模時，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達(dá)ra.1.6~3.2μm。

熔模鑄造最大的優(yōu)點(diǎn)就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機(jī)械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機(jī)械加工即可使用。由此可見，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時，大幅度節(jié)約金屬原材料。

熔模鑄造方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，它可以鑄造各種合金的復(fù)雜的鑄件，特別可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發(fā)動機(jī)的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機(jī)械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn)，保證了鑄件的一致性，而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

1、鍛造

1）鍛壓設(shè)備自動化

國外的鍛造自動化也取得了長足發(fā)展?，F(xiàn)代化的大型自由鍛造車間的鍛造液壓機(jī)、操作機(jī)、鍛造吊車實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動控制，全部機(jī)械化，并配有鍛件尺寸自動測量裝置，鍛造壓機(jī)與操作機(jī)數(shù)控聯(lián)動，鍛造加熱爐自動控制。中小型自由鍛實(shí)現(xiàn)了壓機(jī)與操作聯(lián)動微要控制、計算機(jī)自動編程的自動程序鍛造。

熱模鍛方面，大型汽車零件模鍛件大部分采用以多工位熱模鍛壓機(jī)為主休的綜合自動線，美國、德國、日本基本采用熱模鍛壓力機(jī)取代原有的模鍛錘，中小型模鍛件采用多工位高速自動熱鐓機(jī)，最高速度達(dá)到4000-12000件/小時。

德國穆勒.萬加頓公司開發(fā)研制了直接驅(qū)動的螺旋壓力機(jī)，并組成全自動鍛造線，最大噸位達(dá)到25000噸，主要用于中、重零件的模鍛和精密鍛造。

2）高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高加工效率

提高生產(chǎn)率是永恒的追求目標(biāo)，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化 研究 ，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化 研究 ，在數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)上，主要采用伺服控制的液壓主驅(qū)動系統(tǒng)來提高壓機(jī)的行程次數(shù)。

在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。

將幾種工藝或幾個工序復(fù)合在一臺機(jī)床上完成，是當(dāng)前各類機(jī)床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時間，提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑，在鍛壓機(jī)械上也得到了成功應(yīng)用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步?jīng)_復(fù)合機(jī)，將模具沖切與激光切割有機(jī)地結(jié)合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地節(jié)省了輔助時間，特別適合孔型多而復(fù)雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。

3）鍛壓設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

鍛壓產(chǎn)品面臨的重要挑戰(zhàn)之一，是如何更具柔性，以適應(yīng)“及時生產(chǎn)”的要求。壓力機(jī)用戶要求設(shè)備的所有控制功能集成化，從而實(shí)現(xiàn)全套模具的菜單化管理，主要包括滑塊行程調(diào)整、平衡器氣壓的調(diào)整、氣墊行程調(diào)整，以及自動化控制系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)定。

壓力機(jī)控制系統(tǒng)的集成化，可通過單一操作接口實(shí)現(xiàn)所有壓機(jī)和模具的各項(xiàng)控制功能，包括故障診斷、模具菜單配置、可編程限位開關(guān)和模具監(jiān)控的調(diào)整等，并使設(shè)備的維修保養(yǎng)更加方便，而且明顯增加壓力機(jī)的有效工作時間。

具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)、互動操作性、分散功能模塊、開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線技術(shù)，是壓力機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向，對實(shí)現(xiàn)自動化具有明顯也推動作用。

4）注重環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界性的潮流

許多國外鍛壓設(shè)備愈來愈重視環(huán)保問題，如在數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機(jī)上，工作臺普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機(jī)實(shí)現(xiàn)快速下降，慢速沖裁工件，快速回程，使振動和噪聲大大降低。特別是歐洲市場，已基本貫徹ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)（環(huán)境管理、避免振動和噪音），鍛壓設(shè)備必須通過CE認(rèn)證。

5）模具技術(shù)發(fā)展的幾個特點(diǎn)

模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

（1）充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計、制造

用戶對壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機(jī)是汽車兩個關(guān)鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車身制造技術(shù)的重要組成部分。車身模具設(shè)計和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時間，成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需48個月，而美國僅需30個月，主要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體，實(shí)現(xiàn)異地設(shè)計和異地制造。虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，將推動模具工業(yè)的發(fā)展。

（2）縮短金屬成型模具的試模時間

主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī)，特別是在生產(chǎn)型機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時間可減少80%，具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。

2、鑄造

熔模精密鑄造生產(chǎn)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但其同時具有工序多，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，影響鑄件質(zhì)量的因素較多的缺點(diǎn)，在一定程度上制約了精密鑄造的應(yīng)用和發(fā)展。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)在精鑄中的應(yīng)用，從精鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制定到壓型設(shè)計與制造、蠟?zāi)３尚?、型殼制造、型芯的制造等，給精鑄件的生產(chǎn)帶來了巨大變革。

1）計算機(jī)技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)在熔模精鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝制定中的應(yīng)用

熔模鑄件向更輕、薄及精整化方向發(fā)展，近年來提出了凈形或近凈形化鑄造，以發(fā)揮熔模鑄造的優(yōu)勢，滿足現(xiàn)代工業(yè)對高質(zhì)量零件的需求。這就要求熔模精鑄件的結(jié)構(gòu)更加合理，制定的工藝方案更加優(yōu)化，對精鑄技術(shù)提出了越來越高的要求。

傳統(tǒng)的精鑄件生產(chǎn)工藝，包括以下5個步驟：

（1）鑄件用戶給鑄造廠下達(dá)設(shè)計藍(lán)圖；

（2）鑄造廠作預(yù)算并從利于生產(chǎn)和降低成本的角度對設(shè)計提出改進(jìn)意見；

（3）鑄造廠設(shè)計鑄造工藝裝備；

（4）鑄造廠向模具車間或造型車間下達(dá)工裝圖紙；

（5）澆注鑄件，鑄件檢驗(yàn)。

在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計、壓型設(shè)計、注蠟工藝參數(shù)制定、澆注系統(tǒng)等過程，傳統(tǒng)的生產(chǎn)主要依靠工程技術(shù)人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)的理論依據(jù)。特別對于復(fù)雜件和重要件，生產(chǎn)中往往要反復(fù)地修改鑄件結(jié)構(gòu)、壓型或鑄造工藝方案來達(dá)到最終的技術(shù)要求，計算機(jī)具有強(qiáng)大的計算能力和圖形處理能力，能將數(shù)值 分析 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、可視化技術(shù)結(jié)合經(jīng)典傳熱、流動和凝固理論，通過模擬鑄件充型、凝固及冷卻， 分析 精密鑄造過程的流場、溫度場和應(yīng)力場，預(yù)測鑄件組織和許多鑄造缺陷如冷隔、縮孔、熱裂和變形等。因此可以通過并行工程，利用計算機(jī)技術(shù)對鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性、鑄造工藝進(jìn)行模擬，為技術(shù)人員設(shè)計較合理的鑄件結(jié)構(gòu)和確定合理的工藝方案提供了有效的依據(jù)，從而避免傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝制定的盲目性，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)約試制成本。

數(shù)值模擬過程示意圖

2）快速樣件制造技術(shù)在壓型及熔模制造中的應(yīng)用

快速樣件制造技術(shù)的出現(xiàn)，使壓型和熔模的制造周期大大縮短。所謂快速樣件制造就是首先在計算機(jī)上，形成熔模鑄件的三維CAD數(shù)據(jù)文件，將之沿高度方向切割成許多薄片，然后按次序制造和組合，最終形成一個立體形狀的制品。

（1）用快速樣件成型方法制造壓型

根據(jù)成型方法，將快速樣件成型方法制造壓型可分為兩種：一種是先用快速樣件制作方法制成樹脂或蠟質(zhì)母模（原型），再用它來翻制環(huán)氧樹脂或硅橡膠壓型。此法生產(chǎn)壓型可以滿足小批量精鑄件生產(chǎn)。如在SLA法制作的塑料母模表面噴涂約2mm厚的金屬層，并在其后部充填環(huán)氧樹脂制成金屬-環(huán)氧樹脂復(fù)合壓型，可以滿足數(shù)百件批量的精鑄件生產(chǎn)。

另一種方法是根據(jù)CAD系統(tǒng)生產(chǎn)的壓型型塊幾何模型，直接由SLA、SLS等法制成樹脂壓型。SLS法制造壓型是將加工對象由樹脂粉末換成表面帶一薄層熱固性樹脂的鋼粉，經(jīng)激光燒結(jié)后，粘結(jié)成壓型，然后再焙燒制品，將樹脂燒掉，最后以銅液滲入，就可獲得與金屬性能相似的壓型。

（2）快速樣件成型方法制造熔模

快速樣件成型方法-SLA法、SLS法、FDM法和LOM法，均可用于快速制造熔模。使用SLS法和FDM法制作的蠟?zāi)＃梢灾苯佑糜诰T件生產(chǎn)用的熔模；LOM法生產(chǎn)的紙制品，需對其外表面噴涂聚氨酯后，方可作為"熔模"進(jìn)行制殼，或直接將紙制品外涂掛陶瓷型殼，而后將紙模燒掉。SLA法是用新型樹脂生產(chǎn)樹脂模樣，將未固化的樹脂倒出，而形成中空模樣，硬化后，用蠟將樹脂排出口密封，然后裝上蠟質(zhì)澆注系統(tǒng)，就可制殼了。

快速樣件成型方法制造熔模

3）DSPC法直接制造型殼

直接型殼制造又稱DSPC法，與迄今所有的制殼工藝都有本質(zhì)的不同，主要由型殼設(shè)計（SDV）和型殼制造（SPU）兩大部分組成。

SDV法是將所制零件的CAD模型轉(zhuǎn)換為型殼的數(shù)字化零件，并顯示在屏幕上，當(dāng)確定好每個型殼上零件的數(shù)量、型殼壁厚以及收縮率、澆注系統(tǒng)等鑄造參數(shù)后，計算機(jī)就很快顯示所制鑄件型殼的幾何形狀，并進(jìn)行鑄造工藝的模擬，然后將有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給SPU。

SPU控制著一個可以精確上下移動的活塞，活塞上連接著一個料箱；與裝有細(xì)陶瓷粉料斗相連的噴頭，首先在料箱中均勻"噴鋪"一薄層細(xì)陶瓷粉末；另外，計算機(jī)根據(jù)SPU數(shù)據(jù)控制著一個噴射印刷頭，從中可以噴射出硅溶膠粘結(jié)劑，當(dāng)印刷頭在料箱中掠過細(xì)陶瓷粉時，根據(jù)指令"噴"出粘結(jié)劑。這樣在有粘結(jié)劑的區(qū)域，將耐火材料粘在一起，形成型殼的一個截面，然后活塞向下移動，噴頭再噴出一層粉料……。這樣一層一層進(jìn)行，最后制成整體型殼。未被粘結(jié)的耐火材料粉料可對粘結(jié)層起支撐作用，焙燒后，回收未粘結(jié)的粉末，就可以澆注金屬液了。DSPC法使熔模鑄造省去了制造壓型、制造蠟?zāi)＜巴繏旃ば?，工藝過程大大簡化，而且由于不用考慮蠟?zāi)Ｗ冃蔚纫蛩?，可制得近凈形零件。利用此工藝的工廠，可在收到定單后的一周內(nèi)交付熔模鑄件。

直接型殼制造法（DSPC）

4）利用計算機(jī)控制激光制作陶瓷型芯

許多精鑄件需要制作陶瓷型芯特別是復(fù)雜、精細(xì)的陶瓷型芯，如渦輪發(fā)動機(jī)空心葉片等，計算機(jī)可以根據(jù)CAD數(shù)據(jù)，控制激光束在陶瓷型芯上精確地加工出各種不同結(jié)構(gòu)的型芯，特別是對于用傳統(tǒng)制芯工藝很難制出的型芯，更顯出其優(yōu)點(diǎn)。

5）并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用展望

計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

（1）并行工程

并行工程就是將精鑄件用戶與精鑄廠之間建立起緊密聯(lián)系的電子數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，使用戶和鑄造廠之間進(jìn)行并行的產(chǎn)品和工藝設(shè)計。用戶通過此網(wǎng)向鑄造廠下達(dá)精鑄件的電子化模型圖，鑄造工程師可從計算機(jī)工作站中看到所生產(chǎn)零件的三維圖象，確定幾組工藝方案后在計算機(jī)上進(jìn)行工藝方案的數(shù)值模擬，可以顯示出不同工藝條件下可能存在的問題，如熱裂、縮孔等，鑄造工程師再迅速將有缺陷的電子化模型數(shù)據(jù)文件傳遞給用戶和設(shè)計師，以便作出改進(jìn)而獲得高質(zhì)量鑄件。同樣，壓型、熔模、型殼制造的過程也可以實(shí)現(xiàn)并行，這樣可以極大縮短研制、開發(fā)生產(chǎn)周期，降低成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。

（2）集成技術(shù)

對于一個未采用CAD系統(tǒng)設(shè)計的零件或要復(fù)制某一樣件，可以采用CT檢測技術(shù)、數(shù)值模擬和快速樣件制造集成技術(shù)。

CT技術(shù)即計算機(jī)層析射線攝影法，是一種X射線檢測技術(shù)，能用來獲得零件斷面的二維圖象，將各斷面二維圖象組合，就可以獲得被測對象的三維立體形態(tài)。利用此技術(shù)，可以精確獲得鑄件的CAD模型數(shù)據(jù)，結(jié)合快速樣件制造和數(shù)值模擬，可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，降低制造型殼的成本。同時，CT技術(shù)測得的零件形狀，可以用來對比設(shè)計鑄件和生產(chǎn)鑄件的尺寸；檢測實(shí)際鑄件和設(shè)計鑄件的缺陷位置和數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的符合程度。

5）計算機(jī)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用，克服了精鑄生產(chǎn)過程的缺點(diǎn)，使得精鑄生產(chǎn)技術(shù)更加靈活，適應(yīng)性更強(qiáng)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對鑄件快速、優(yōu)質(zhì)、復(fù)雜的要求。

（1）計算機(jī)技術(shù)數(shù)值模擬技術(shù)在熔模精鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝制定中的應(yīng)用，為技術(shù)人員設(shè)計較合理的鑄件結(jié)構(gòu)和確定合理的工藝方案提供了有效的依據(jù)。

（2）快速樣件制造技術(shù)在壓型及熔模制造中的應(yīng)用，使壓型和熔模制造周期大大縮短。

（3）DSPC法直接制造型殼，省去了傳統(tǒng)制殼一層一層涂掛型殼的漫長周期。

（4）利用計算機(jī)控制激光制作陶瓷型芯，可以生產(chǎn)出復(fù)雜的陶瓷型芯。

（5）計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，并行工程和集成技術(shù)在精鑄業(yè)中的應(yīng)用將會逐漸廣泛，將成為精鑄業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

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