广东鸿图南通压铸有限公司 226300
摘要：随着汽车制造业的迅速发展以及汽车产品的不断更新,缩短产品研发周期，减少研发成本已经成为我国制造业迫切解决的问题。本文主要介绍了一种以数字化模块为基础的组装技术,这种技术是专门针对汽车复杂零件设计的,以汽车发动机缸体无模组装为例,利用数控技术和激光烧结技术对达标铸件进行加工获得合格铸件直处理,不管是制造速度和铸件精度都有了很大提升,还降低了制造成本。不管是在汽车行业、航空领域还是国防工业方面都发挥了不可替代的重要作用,无模组装技术的应用前景不可估量。汽车发动机零部件无模组装技术势必成为未来零部件行业的重要技术，也将变成经济工业中最受关注的技术之一。
关键词：数字化处理； 无模组装； 发动机缸体
前言
随着社会经济的快速发展，汽车使用量的日益剧增，我国汽车制造业迎来了良好的市场前景，国产企业越来越重视自主研发能力。缸盖、缸体以及变速箱壳体作为动力总成系统中的重要部件，大多数国家对汽车进行创新研发也主要在这些零件方面，我国当前使用的汽车发动机主要是6缸发动机，很多先进的发动机加工生产方法仍然依赖国外的技术水平，这种现象在一定程度上妨碍了我国自主研发与创新的能力。汽车发动机零部件传统的铸造方法比较单一，加工制造过程中存在很多弊端，而现在的无模组装工艺使零件铸造过程简洁化与规范化，用最简洁的工序完成最复杂的零件铸造，传统的翻砂制模工艺已经满足不了市场发展的需要，还会延长产品的开发周期，为了改变这种状况，我国必须大力倡导在组装工艺方面的创新研发能力，改变这种长期依赖国外先进工艺的情况，研发出一套适合我国国情、属于中国自己的汽车制造铸造技术，一个产业的自主研发能力在一定程度上决定了一个国家的经济发展水平，它对提升我国综合国力有着至关重要的影响。
一、数字化无模铸造成型工艺简介
从铸造流程来看，任何铸件的生产都是将冶炼好的合金液体，倒入所需要的型腔中，冷却后按照落砂、清理和后处理等流程制造出合格产品的过程。在整个铸造流程中，铸型的加工是最复杂和关键的。传统的铸造工艺由浇注系统、铸型设备等几个连续的工艺过程构成。在整个工艺加工中，铸型是完成金属铸件的最关键的一个阶段，加工完成后合箱浇注，然后等模具冷却并最后成形，故铸型质量直接关系着铸件的品质，其加工周期和成本也直接关系到成品的生产周期及成本，铸型的精度直接影响着铸件精度。传统铸型加工工艺需用模样翻模方法进行，而模样制作在整个加工工艺中起着至关重要的作用，其生产时长直接影响铸件生产时间。铸型制造是模样形状信息的表现，因此要制造出高品质铸件，必须要有可靠的模样形状信息。传统加工工艺模样生产周期长、成本高、模样利用率低且容易造成材料浪费，形状加工工艺复杂还极易出现铸件缺陷，无法满足零部件技术复杂化、集成化制造的制造要求，而数控无模加工工艺在传统铸造技术的基础上运用快速原型技术，提高铸件的生产速度和产品的合格率，能够很好地改善传统的铸型加工工艺中的缺陷问题，改善加工过程中出现的技术落后、制造周期长、开发成本高、铸件废品率高等缺陷。无模铸造技术是数字化无模铸造精密成型技术的简称，是把计算机技术、智能控制系统等技术的相结合的创新型技术，由三维CAD模型直接控制铸型加工，无需模具就可以完成，简化了铸造流程，实现了铸造过程的数字化铸造和快速制造。
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二、汽车发动机缸体无模组装制造及设计
下面介绍一种发动机缸体无模组装加工工艺流程：我们在拿到制造商给的汽车发动机缸体设计图纸后，首先要对图纸进行分析，了解制造商对发动机缸体的整体要求，铸造方法、材料选择、合金种类、产品性能等有无特殊要求，避免采用不适合产品性能的铸造方法，分析完成后对这些方面的要求跟制造商一一核对，确认无误后再进行设计铸造，在铸造时由于每个步骤之间息息相关，因此在进行数控加工时，将外模的 CAD 模型按顺序编写加工代码并依次导入到CAM软件中，也可以同时进行外模的 CAD 模型制造，确定好后检查各环节排放位置是否准确，无误后就可以实现利用一个模具对多个外模进行加工的过程。在对模型进行编码时要把每个模型和代码一一对应，防止错乱，之后对模型进行粗加工；粗加工完成后就是精加工，加工中要使用专业机械，否则很难达到精度要求。模型加工过程中，原砂颗粒不能过大也不能太小，粗细均匀的沙粒透气性能最好，沙粒细小透气性差，沙粒太粗的话对铸件表面切削度不够，达不到想要的效果。模型加工完成后就需要进行下一步的处理，通常把模型放到指定的工作台上，首先对模型的表面进行打磨处理，打磨也需要进行分类，一般是先粗加工然后是细加工，加工过程中的速度要事先调整好，转速不应过慢。一般发动机缸体不适合采用传统铸造技术，因为它结构复杂，传统铸造技术缸体的表面难以达到精度要求，缸体的密封等性能也不能保证，所以适合采用激光烧结技术来完成，此技术需要专门的材料来加工，产品表面和内部所采用的激光方式也不同，表面注重的是感官质量，所以产品的光滑度必须好，而内部更多是对产品性能的肯定，所以要做好产品的强度要求。将对零件精度和零件强度有影响的表面和本体分别加工，在确保铸件精度的条件下提高了加工速度。由于铸型加工有较高的精度，因此替代了人工打磨模型的阶段，使产品的整体加工成为可能。从拿到发动机缸体图纸到最后的缸体完成阶段，传统铸造耗时耗力，而无模组装技术只需要一周甚至更短的时间，大大提高缸体的生产效率。
三、无模铸造工艺与传统铸造工艺区别
3.1无模铸造工艺
1、不用模具，铸型一次完成。
2、实现造型一体化，减少设计环节和机加工量，产品尺寸精度易掌握。
3、型、芯一同成型，提升定位精度。
4、不用拔模斜度，减轻铸件重量。
5、可以加工任意形状的产品，尤其对于复杂铸件的加工以及带有自由曲面的产品，加工精度高。
6、充分体现设计者意图，提高工作的效率。
7、设计有问题只需调整三维图便可重新加工。
3.2传统铸造工艺
1、先铸造模具，铸造好的模具要进行3~4次修改后才能达到预期要求。
2、复杂零件仅能够利用多箱造型的方法，加工难度大，铸件容易发生错位，需要经常清理，增加机加工的工作量。
3、通常只能型芯分开加工，然后进行组装，容易发生定位误差。
4、需拔模斜度。
5、传统加工工艺很难保证曲面精度，有着无法避免的障碍。
6、铸件出现问题后很难找到问题出现的原因。
7、对新产品开发模具成本投入大，通常都在几十万以上。
随着汽车、机床等现代制造技术的迅速发展，以及核电、航空航天、国防工业等重大设备和工程的实施，对铸造工艺技术的发展要求越来越高，不但要有良好的综合性能，还要精确度更好，外观质量更高，结构更加复杂。同时，在铸造过程中将节能降耗作为现代制造业的目标。而传统加工工艺，加工程序繁琐，尤其是木模加工周期长，污染严重，严重影响了环境和人身安全。
结语
汽车零部件数控无模铸造成型技术是一种先进的缸体加工技术，将成为我国和世界汽车零部件行业应用最普遍的技术，跟传统的砂型成型技术不一样，无模组装是把汽车零部件在不使用模具的情况下进行拆分后加工，实现了产品质量和生产速度并存，对于汽车零件的复杂部分可以快速精确的铸造，让快速制造成为可能，为我国在零部件行业的自主研发奠定基础。
参考文献
[1]刘丰,单忠德,冯涛,陈文刚.汽车发动机零部件无模组装制造技术研究[A].中国机械工程学会铸造分会.2010年中国铸造活动周论文集[C].中国机械工程学会铸造分会:, 2010:4.
[2]顾兆现. 铸件快速复合成形制造工艺研究[D].机械科学研究总院,2012.
论文作者:陆柏建
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/19
标签：加工论文; 铸件论文; 缸体论文; 铸型论文; 技术论文; 模组论文; 传统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;