科创中国

行业领域

新能源及节能技术

需求背景

国家的发展离不开制造业，铸造行业就属于制造业的一部分，对我国经济的快速发展起着至关重要的作用。面对形势严峻的市场已经激烈的全球化竞争的挑战，要想促进国民经济的快速发展，就必须重视传统行业包括铸造行业的快速发展。目前世界的精密铸造成形工艺发展迅速、应用广泛，从目前的态势看，未来该工艺将来的发展趋势是铸件产品越来越接近零部件产品。传统的精铸件只作为毛坯，已经不适应市场的快速应变。零部件产品的复杂程度和质量档次越来越高，研发手段越来越强，专业化协作开始显现，CAD、CAM、CAE的应用成为零部件产品开发的主要技术。此外，巨额的进出口逆差表明，我国精密铸造产品的需求仍客观存在，并仍将快速增长，我国精密铸造行业如果能将过剩的中低端产能转化为适应需求的“高端”产能，尤其是在功能部件和数控系统等基础产品领域重点着力，缩短差距那么我国精密铸造行业的竞争力将明显提高。 目前，国内外研究学者对铸造工艺优化及精密技术进行了深入研究，其中，铸造模拟作为铸造工艺优化的关键一直备受研究学者关注。铸造模拟过程已有单方面的物理模型向更加复杂多变的多物理相结合演变，其与实际生产更为结合和贴切，铸造技术的价值的发展平台越来越广阔。在基于计算方法和三维计算模型的软件 Flow-3D 中，基本上给出了一个合理的液态金属充填型腔的过程，并在压力铸造的实际生产中得到了验证。从目前情况来看，在数学模型和计算机的紧密结合下，国外充型过程数值模拟技术在理论上正趋向成熟。微观组织数值模拟作为铸造精密技术的关键技术之一，主要是通过计算机来模拟铸件微观组织的形成，从而对铸件的力学性能和工艺性能进行预测，最终控制铸件的质量，其微观组织的模拟可以达到mm、um 和 nm。目前我国的一些大中型企业都将模拟软件的理论指导和实际生产相结合，取得了一定的效果。这也为后期的铸造模拟技术的发展奠定了坚实的基础。 经过几十年的不断研究和发展，铸造精密技术日渐趋于成熟，在各行各业不断的被应用在实际生产中，我国在精密制造技术领域不断缩小与世界先进水平之间的差距，在精密理论、制造装备的改进及开发都取得了实质性的进展，在实际生产与数值模拟相结合下，铸造行业发展迅速。但是与发达国家相比，我国在复杂铸件工艺方面工艺流程复杂、成本高，在铸件精密性方面，还需要不断地继续深入研究，提高铸件精度高。

需解决的主要技术难题

公司新建项目主要包括生产防撞梁、前臂梁等复杂铸件，该类铸件由法兰、环臂和凸台组成薄厚不均，结构复杂。铸件最大壁厚达56mm，最小壁厚为连接上下法兰环臂，仅为 11mm， 铸件补缩十分困难，容易产生疏松、缩孔等缺陷。此外，铸件的工作环境恶劣，铸件的尺寸精度、力学性能和工作可靠性都难以达到要求，因此，急需对公司新建项目生产的复杂铸件进行加工工艺优化及精密铸造技术的研究。具体需求为：在保证铸件性能前提下，铸件轻量化指标6%-12%。以后桥底盘支架铸件为例，重量减轻 10%；对铸钢件热处理仅进行淬火和回火处理，提高铸钢件机械性能，抗劳性能提高至原有工艺的 *** 倍；在保证力学可靠性及力学性能良好的基础上，能够实现10-20mm 壁厚范围内的铸件精密铸造。

期望实现的主要技术目标

目前，能源短缺及环境污染问题已成为制约我国汽车产业可持续发展的突出问题。无论是从社会效益还是经济效益来考虑，低油耗、低排放的汽车都是节约型社会发展的需要。汽车复杂铸件工艺优化与精密制造技术是汽车节油的重要手段，复杂铸件的工艺优化，就是铸件原有加工工艺流程中，通过模拟仿真、数字化设计与制造等技术，在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地实现工艺流程优化，从而缩减加工成本，同时降低汽车的整备质量，提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。

需求解析

解析单位：“科创中国”智能网联汽车产教融合产业科技服务团（中国汽车工程学会） 解析时间：2022-11-25

王柳

中国汽车工程学会

项目主管

综合评价

铸造行业作为制造业的一部分，对我国经济的快速发展起着至关重要的作用。现阶段，在数学模型和计算机的紧密结合下，国外充型过程数值模拟技术在理论上正趋向成熟。我国的一些大中型企业也将模拟软件的理论指导和实际生产相结合，取得了一定的效果。但是与发达国家相比，在铸件精密性方面，还需要不断地继续深入研究，提高铸件精度高。需要切中行业要害，具有很强的实用价值。

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