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第1章 引言 1

1.1铸造行业背景 1

1.2传统有模铸造技术 2

1.2.1基于木模、金属模的传统铸型制造技术 2

1.2.2传统有模铸型制造技术的优缺点 4

1.3直接铸型快速制造技术发展现状 5

1.3.1基于激光的选区烧结成形技术 5

1.3.2基于微滴喷射的砂型/砂芯增材制造技术 8

1.3.3挤压-切削一体化无模铸造复合成形技术 10

1.4无模铸造技术的发展趋势 12

第2章 无模铸造复合成形制造 13

2.1无模铸造成形技术的方法及原理 14

2.2复杂砂型无模铸造复合成形算法及评价数学模型 16

2.2.1基于随机增量算法的型腔位置求解方法 16

2.2.2数字化挤压砂型优化目标数学建模 18

2.2.3无模铸造复合成形多轴联动加工成形数学建模 18

2.2.4无模铸造多轴联动加工方法 20

2.2.5无模铸造成形过程路径优化数学模型 25

2.3无模铸造技术的特点及优越性 28

2.3.1无模铸造技术的特点 28

2.3.2无模铸造技术的优越性 29

第3章 无模铸造数字化设计与数值模拟 31

3.1铸件/铸型一体化数值模拟 31

3.2铸造模拟仿真与工艺优化 32

3.2.1传动箱壳体的铸造模拟仿真及工艺优化设计方法 33

3.2.2铝合金横梁的铸造模拟仿真及工艺优化设计方法 34

3.3复杂铸型无模铸造评价方法 37

3.3.1复合铸型成形方式选择与加工效率评价 37

3.3.2复合铸型复杂度评价 38

3.4复杂铸件剖分 39

3.4.1铸型的剖分原则 39

3.4.2铸型剖分实例分析 40

3.5铸型坎合组装技术 42

3.5.1砂型坎合组装方式结构设计 42

3.5.2砂型坎合组装方式有限元分析 44

3.5.3砂型坎合组装方式实验研究 47

3.5.4复合铸型坎合组装原则 49

第4章 无模铸造复合成形型砂材料及其配方 50

4.1型砂热物性性能及型砂抗拉强度实验 50

4.1.1型砂热物性性能实验 50

4.1.2型砂抗拉强度实验 52

4.2型砂切削机理及性能 58

4.2.1型砂切削机理 58

4.2.2型砂切削性能 62

4.2.3型砂目数对刀具磨损的影响 62

4.3型砂铸造工艺性能 63

4.3.1碱性酚醛树脂砂铸造工艺性能 64

4.3.2呋喃树脂砂铸造工艺性能 65

4.3.3覆膜砂铸造工艺性能 66

4.3.4水玻璃砂铸造工艺性能 67

4.4多材质自适应复合铸型工艺 69

4.4.1铸型材料对铸铁件温度场、金相组织及力学性能的影响 69

4.4.2不同造型材料对铸铁件尺寸精度的影响 74

第5章 无模铸造复合成形工艺 75

5.1加工参数对加工精度、切削力及切削温度的影响 75

5.1.1加工参数对加工精度的影响 75

5.1.2加工参数对切削力的影响 78

5.1.3加工参数对切削温度的影响 83

5.2砂型加工切削工艺参数优化 85

5.2.1基于高加工精度的工艺参数优化 85

5.2.2基于低切削力的工艺参数优化 86

5.2.3薄壁砂型加工切削工艺参数优化 88

5.3自适应加工及切削/打印一体化工艺 91

5.3.1自适应加工原理 91

5.3.2砂型高速高精自适应加工模糊控制 91

5.3.3砂型切削/打印一体化工艺 92

第6章 复杂金属件复合成形成套关键设备 94

6.1砂型数字化柔性挤压成形机 94

6.1.1柔性挤压成形机的数字化阵列触头 95

6.1.2砂型数字化挤压成形机控制系统 96

6.1.3砂型数字化柔性挤压成形机 100

6.2数字化无模铸造精密成形机 102

6.2.1主体结构设计与优化 102

6.2.2运动系统轻量化设计与优化 104

6.2.3成形机专用五轴头结构设计与优化 106

6.2.4多喷嘴随动排砂及吸尘、防尘系统开发 107

6.2.5无模铸造砂型切削专用刀具 109

6.2.6无模铸造精密成形机专用软件系统 113

6.2.7系列化无模铸造精密成形机 117

6.3砂型切削/打印一体化成形机 118

6.3.1主体结构设计 119

6.3.2数控系统 119

6.4砂型/砂芯及铸件检测系统 122

6.4.1砂型/砂芯智能检测系统 122

6.4.2铸件智能检测系统 123

6.5砂型/砂芯柔性组装机械手 126

6.6熔铸一体化成形机 127

6.6.1熔铸一体化成形设备结构设计 127

6.6.2熔铸一体化成形设备控制系统开发 128

6.6.3熔铸一体化成形机技术参数 129

第7章 复杂铸件无模铸造复合成形应用案例 131

7.1典型案例 131

7.1.1缸体类零件的无模铸造 131

7.1.2缸盖类零件的无模铸造 140

7.1.3复杂薄壁壳体件的无模铸造 148

7.1.4工艺品金属件的无模铸造 152

7.1.5新工艺的快速验证 155

7.2应用领域 161

7.2.1汽车、舰船发动机关键零部件 161

7.2.2轨道交通、水利电力领域关键零部件 167

7.2.3农机装备等关键零件 170

7.2.4模具、机床等行业关键零部件 177

参考文献 183