122.汽车发动机零部件无模组装制造技术研究.pdfVIP

2010 中国铸造活动周论文集 * 汽车发动机零部件无模组装制造技术研究 1,2 1,2 3 1,2 刘丰 ，单忠德 ，冯涛 ，陈文刚 （1.机械科学研究总院先进制造技术研究中心，北京 100083； 2. 先进成形技术与装备国家重点实验室，北京 100083； 3. 北京隆源自动成型系统有限公司，北京 100101） 摘要：随着汽车产业的快速发展，汽车产品的更新换代越来越快，对缩短汽车发动机产品开发周期，降低 开发成本的要求也越来越迫切。本文提出了一种基于铸型数字化加工的汽车复杂零部件无模化快速制造技 术，以汽车发动机缸体无模组装制造为例，通过数控加工和激光烧结直接加工砂型，组装浇注出合格铸件， 提高了速度和精度，降低了制造成本，为汽车、航空航天、国防军工、机械、船舰等行业新产品开发提供 技术支撑，具有重要的社会和现实意义。 关键词：铸型加工；无模组装；发动机缸体 １前言 随着汽车产量的迅猛增长，我国汽车企业越来越注重提高自主研发能力。动力总成系统中缸盖、缸体 以及变速箱壳体等铸件是汽车自主研发的关键部件，目前国内以 6 缸发动机为代表大型汽车发动机缸体、 缸盖的自主开发过程中复杂铸件主要是依靠国外机构进行快速铸造，已经严重制约了我国自主开发的速 度。另一方面，随着技术进步，汽车发动机零部件日趋复杂化、大型化和轻量化，要求零部件的整体化、 集成化制造，采用模具进行翻砂制模的传统工艺，模具越来越复杂，活块数量也急剧增加，这些都加大了 新产品开发的难度和周期。 为缩短产品开发周期，降低样机开发成本，同时打破国外技术垄断，满足汽车发动机关键零部件技术 国产化的需求，开展汽车发动机零部件无模组装制造技术研究对于提高我国汽车行业的自主创新能力具有 重要意义。 2 国内外无模化快速制造技术 近年来，随着计算机技术的快速发展，工业发达国家将快速成形和数控加工技术应用于铸型制造中， 积极开展了汽车发动机的铸型数控加工制造的新工艺、新方法研究，并初步在工业中应用，极大的促进了 汽车发动机铸件制造技术进步与革新。目前，美国、德国、英国等国家正在开展相关的应用基础研究。国 外由激光快速成形机结合铸型数控加工中心进行发动机新产品的快速开发，成功案例遍布于 FORD,GM,VW,BMW 等著名汽车公司。 自 2006 年起，机械科学研究总院开展了基于铸型数字化加工技术的研究并在此基础上进行了发动机 复杂零部件的无模组装制造，如图 1 所示。以复杂铸件的三维 CAD 模型为基础，对其铸型（芯）的 CAD 模 型进行预剖分与组装，经过计算机优化后，单独为每一块铸型单元自动规划路径，采用数控加工设备和激 光选区烧结设备加工出铸型（芯）单元，并通过设计嵌合结构实现分块铸型自定位、自锁紧组装，浇注出 复杂金属件。 *北京市科技新星计划（B 类）(2008B52)和“高档数控机床与基础制造装备”（2009ZX04005-011 ）资助项目 - 1 - 2010 中国铸造活动周论文集