[01470029]高精度大型机床用低应力铸件关键技术及应用

机床是装备制造业的基础装备，在整个制造业中具有十分重要的战略地位，被誉为“工业之母”，高档精密数控机床更是被称为工业母机中的战斗机，是发展高端装备制造业的利器。中国是世界上最大的机床制造国和消费国，同时也是世界第一大机床进口国。进口的机床全为中、高档机床，而欧美国家一直将其列为超越经济价值的战略物质，对中国实施技术封锁和限制进口。中国作为装备制造大国，在大型装备上的制造能力居世界第一，对高精度大型数控机床的国产化需求十分迫切，但由于国内对高档精密机床相关技术的研究起步较晚，与国外先进技术相比，国产大型数控机床在精度及其稳定性方面还未实现核心技术的突破。 机床在服役过程中由于床身铸件中应力的改变所引起的床身几何尺寸和形状的微小变化是降低机床精度及其稳定性的重要原因。由此，该项目依托高档精密数控机床技术升级的要求，针对中国在大型数控机床承重功能铸件制造过程中存在残余应力高而导致的机床精度稳定性差的问题，重点开展了铸造工艺优化、铸件材料研制、铁液凝固过程控制、铸件后处理等工作，取得的主要创新和成效如下： 1.创建了基于凝固方式和冷却方式控制的铸造温度场和铸铁材料塑-弹性转变温度调控方法，最大限度地消除了铸件热应力和收缩应力的产生，实现了14.5m*2.5m*1.8m大型铸件的单模铸造，铸件平均残余应力低于80MPa。 2.研制了高碳当量的高强度、低应力大型数控机床床身、立柱等承力部件用铸件材料，解决了高碳高强度铸件的制造难题，开发的铸铁材料含碳量大于3.0%且碳当量高于3.8%，性能优于HT300。 3.发明了利用仅对铁液的振动凝固技术铸造生产低应力铸件的方法，铸造得到的铸件残余应力降低28%以上。 4.通过复合利用热时效和整体与局部振动时效后处理技术，实现了低应力大型数控机床用承重铸件的制造，后处理消除残余应力达96%以上（应力＜4.6MPa）；同时，开发了大型铸件的局部表面强化技术。 5.实现了中国高精度大型数控机床承重铸件完全自主和出口欧洲和东南亚，支撑和加速了中国高端精密大型机床整机的研发，引领了铸造行业和高端装备制造业的发展。 项目获授权发明专利3项，授权实用新型7项，发表论文3篇；成果已在多家机床整机制造企业获得应用，每年为昆山华晨重机、汉川数控机床、秦川格兰德机床等企业配套铸件产品超过1000套，17-19年直接产值超6.31亿元，间接产值达9.28亿元；项目于2016年12月28日经四川省机械工程学会鉴定为，技术达到国内领先水平；项目技术应用产品“大型数控龙门导轨磨床关键承力部件”，在2017年2月被四川省经济和信息化委员会、四川省财政厅认定为“2016年度四川省重大技术装备省内首台（套）产品”。项目成果极大地提高了中国高精度大型数控机床关键零部件的制造水平和服役精度，打破了中国高端装备制造重大核心技术受制于人的局面。