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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