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无模铸造技术助力大功率斯特林发动机立异研制

日期:2019-10-15编辑作者:产品展示

近日,采用机械科学研究总院数字化无模铸造技术开发的大型船电发动机在广西玉柴机器股份有限公司顺利完成铸型的加工制造,该铸型尺寸达4024mmX1420mmX1610mm、总重近10吨、加工周期仅为30天,标志着数字化无模铸造技术推动我国大功率重型发动机自主研发又上新台阶,广西电视台、玉林电视台等新闻媒体进行了重点报道。

近年来,玉柴应用数字化无模铸造精密成形技术实现柴油机机体、缸盖等零部件无模铸造取得了显着成果,在行业引起了广泛关注。2016年5月29日,中国重型机械研究院、数控机床专项办、北京信息科技大学、中国铸造协会、中国汽车工程学会等单位专家齐聚玉柴,对玉柴承担的 “柴油发动机无模铸造及示范应用”等子课题组成的科技重大专项“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题进行任务终验收。在听取了课题的自评报告和现场考察后,验收专家组高分通过该课题。 “高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题由机械科学研究总院承办,玉柴股份、一汽铸造、中国一拖等五家单位联合参与。课题致力于解决制约我国汽车、航空航天等行业关键复杂零部件制造周期长、成本高、尺寸精度低、加工余量大的瓶颈问题,为汽车制造企业复杂关键零部件的自主开发提供一套完整的大型数字化无模铸造精密成形设备和工艺。 在有效期内,课题完成了加工参数对加工精度影响、树脂砂砂型加工工艺优化、坎合组装技术等成形工艺技术研究开发,开发出铸型数控加工成形专用刀具,并研制出数字化无模铸造精密成形机,申请专利15件,并在玉柴等地建立了4个技术应用示范基地。采用大型数字化无模铸造精密成形关键技术,已开发出173种汽车、柴油机、农机等领域的新产品。发动机铸件废品率大幅下降,尺寸精度、表面粗糙度、壁厚等指标均得到大幅提升。 其中,玉柴承担的子课题为“柴油发动机无模铸造及示范应用”,目标是为了实现柴油机机体、缸盖等零部件无模铸造。期间公司先后开展了树脂砂、水玻璃砂、自硬砂、覆膜砂4种型砂的无模铸造精密成形工艺研究,并形成相关研究报告。同时开展了多种材料的浇注实验和铸件性能测试,并进行实际生产应用验证。 玉柴采用数字化无模铸造精密成形技术,不用制作模具,就能制造出玉柴急需的铸件,既省成本,又省时间,这项技术特别有利于产品改进可行性验证。该项技术也为玉柴铸造从有模到无模,从传统铸造向现代铸造转型升级创造了重要条件。截至目前,公司采用数字化无模铸造精密成形成套技术及装备完成的新产品开发达100多种,试制新产品样件300多件,已累计实现新增产值约48000万元,新增利润约5000万元,节省模具制造费等相关支出总额约6000万元。 在验收会上,课题负责人、机械科学研究总院副院长单忠德汇报了课题任务完成情况,五家联合单位就子课题成果应用作了具体说明。验收专家组一行还来到玉柴新产品试制中心,现场考察了玉柴成套数字化无模铸造精密成形机的运行和工作情况,对大型16VC机体无模快速试制、高强度铝合金缸盖材料机工艺开发、V型铝合金机体砂型低压铸造工艺开发等项目成果大为称赞。 经过讨论质询,专家组认为“大型数字化无模铸造精密成形关键技术及装备”课题资料完整,符合验收要求。课题创新开发了三维CAD模型驱动制造铸型的大型、复杂金属件无模化快速制造工艺及设备,研制出刀具冷却及废砂收集的一体化系统和大长径比、长寿命专用刀具。在玉柴使用效果显着,并在多家单位建立了数字化无模铸造精密成形工艺及设备应用示范基地。课题超额完成了任务合同书中规定的研究内容、考核指标、知识产权、人才培养等指标。最终验收专家组一致以高分通过该课题。

机械总院技术团队历经10年创新研究,突破了复杂铸件高效率、高性能、高精度无模成形关键技术,研制出7类15种无模铸造成形装备,已在玉柴、潍柴、一汽铸造、中国一拖等160余家企业推广应用,建成了13个国内外应用基地。

广西玉柴利用该技术与装备,建成了世界上最大的发动机复杂铸件快速制造基地,累计完成了100多种型号、20000余台大功率发动机的研制及批量生产,顺利完成了塞内加尔、沙特等多个国家的定制产品开发,生产的发动机缸体缸盖等铸件,尺寸精度提高2~3个等级,关键部位壁厚从6mm~7mm减薄到3mm~4.5mm,中型6缸发动机缸体减重16%。某型号发动机从CAD设计到点火成功由传统工艺需要1.5年~2年缩减到100天,达到国五排放标准,发动机功率提高5.5%,油耗降低4.2%,烟度降低20%,极大缩短了发动机的研发周期,提升了产品的质量与性能,为企业走出去、开拓海外市场提供了强有力的技术支撑。

数字化无模铸造技术与装备有效解决了大功率发动机缸体缸盖等复杂铸件研制周期长、成本高、成形精度低等技术难题,增强了企业核心竞争力,为发动机研制提供了新方法、新工艺、新装备,推动了企业智能制造与绿色发展。

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