科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

用户对重型汽车的要求越来越高，因此重型汽车生产企业对零部件的安全性、轻量化、节能降耗、节约成本等方面的要求也日趋严格。目前，重型汽车中的许多铸造零部件的材料往往采用传统的球铁（如QT500）材料和传统的砂型铸造、消失模、组芯造型或金属模等铸造工艺进行生产。

一方面，传统球铁具有低强度高伸长率或高强度低伸长率的规律和特点。对于那些不仅要求高强度，还要求高韧性、高疲劳性能的铸件，传统球墨铸铁材料已经不能满足该使用性能要求。

另一方面，传统的铸造铸造技术还存在以下多方面问题：①原材料、辅助材料品质较低，铸件质量较低，部分高质量铸件仍需进口；②铸造装备水平仍需提高，企业的关键设备严重依赖进口；③铸造工艺设计方法落后，很多是凭经验进行设计；④模具质量与制造精度不高；⑤资源综合利用率低，平均能耗高，污染大。目前，在“绿色制造”相关政策引领下，低能耗、低污染、可持续、重创新已成为我国铸造产业的发展目标，成为优化产业结构实现产业转型升级的执行标准。

需解决的主要技术难题

（1）多功能外伸梁有限元仿真与优化设计

在分析重型汽车悬架多功能外伸梁的功能、大载荷复杂受力工况等情况下，在CATIA或SolidWorks等建立的多功能外伸梁三维模型基础上，利用ANSYS或ABAQUS等有限元分析软件，进行仿真分析，确定其在大载荷复杂受力下的应力应变分布，结合铁模覆砂铸造工艺特点，优化外伸梁的结构，满足功能前提下，尽可能减轻外伸梁的质量。

（2）基于铁模覆砂铸造的外伸梁的铁型仿真与优化设计

铁模覆砂铸造的关键是铁型的厚度及覆膜砂的厚度，这涉及浇注过程中的传热性能及金属液体的温度变化，而温度则直接影响铸件铸态质量尤其是机械性能。经过传热理论分析及ProCast仿真分析，根据铸态成品机械性能指标参数对充型过程中金属液体温度的要求，优化设计铁型结构、厚度及覆膜砂的厚度，解决浇注系统、冷却系统、浇口位置和数量等关键问题。

（3）铁模覆砂铸造工艺优化设计与关键工艺控制技术

铸造工艺决定着产线的布局、关键过程控制、关键工艺参数保证措施等一系列生产过程中的重要现实问题。而且，对于铁模覆砂铸造技术的关键是工艺设计。因此，研究基于QT800-5的球墨铸铁的铁模覆砂铸造技术，优化工艺流程，综合考虑公司生产实际，设计产线布局，研究射砂、浇筑、冷却等关键工艺控制方法，为研发节能环保、高质高效的基于QT800-5的重型汽车悬架多功能外伸梁铁模覆砂铸造产线奠定必要基础。

期望实现的主要技术目标

（一）技术指标

通过项目研究，拟达到以下技术指标：

1.通过理论分析与实验验证，开发一种材质为QT800-5的重型汽车用悬架多功能外伸梁，并新建一条铁模覆砂铸造生产线，形成一套面向QT800-5复杂汽车零部件高质量成型的工艺技术；

2.项目研究成功后，拟减少重型汽车悬架零部件≥10个，减轻重量≥35%,每台套节约成本20%，型砂节约40%；

3.申报专利1项；

4.发表论文1-2篇。

（二）效益指标（经济效益或社会效益）

项目完成后，将建成永川地区首条铁模覆砂铸造生产线，从而有效地提升企业业务范围，提高产品性能和市场竞争力；建成后，重型汽车悬架多功能外伸梁产能将达15000~20000套/a，产值达800~1000万元/a，解决当地就业≥10人。同时，重型汽车悬架多功能外伸梁开发成功后，将有效地减轻整车重量，极大地提升重型汽车整车品质，能显著降低材料损耗及制造成本，提高企业经济效益；而铁模覆砂铸造工艺技术的开发成功，将有助于提高金属铸型使用寿命、铸件产品质量及资源利用率，降低能源消耗与环境污染，必将带来极大的经济与社会效益。

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