“十五五”期间高端灰铸铁机床铸件发展建议

编者按

由中国铸造协会组织编写的《铸造行业“十五五”发展规划》（简称《规划》）于2026年5月7日在上海发布，为加大对《规划》的解读和宣贯力度，《铸造工程》杂志开设了“专家谈规划”专题栏目，旨在帮助全行业深度领会《规划》内涵，推动各项部署有效落地。

本公众号将不定期发布专家们关于《规划》的个人见解。此次发布的为中铸协铸铁工作委员会副主任委员、原中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司铸造首席专家、云南太标集团总工程师李克锐撰写的《“十五五”期间高端灰铸铁机床铸件发展建议》。

机床铸件是工业母机的“骨骼”与“底座”，占机床整机重量的70%~80%，直接决定机床的刚性、精度保持性和使用寿命，“十五五”期间，机床铸造行业处于“整机高端化倒逼铸件升级”的关键时期。

一、机床铸件行业“十四五”期间取得主要成绩

“十四五”期间，我国高端机床铸件行业在“精度提升”和“进口替代”上取得了实质性的进步，2025年我国机床铸件产量达到275万吨，不仅产量创了新高，而且关键铸件基础制造能力明显提升，并在高强度高刚度低应力机床铸件领域取得较大突破。行业不再是简单地追求“做出来”，而是真正掌握了“做得好”和“做得稳”的核心技术。以中国机械总院集团郑州机械研究所、银丰铸造、阜新力达、云南太标和金太阳为代表的领军企业实现了从"跟跑"到"并跑"的关键跨越。

（1）基础研究扎实推进、核心技术取得突破

高端机床的精度，很大程度上取决于铸件能否同时具备高刚度和低应力。这对矛盾体是长期制约行业发展的“卡脖子”难题，“十四五”期间被逐步攻克。以中国机械总院集团郑州机械研究所、通用技术集团银丰铸造、武汉重型机器厂、济南二机床等企业为代表的国家队是基础研究的主力军，通过持续加大基础研究的投入，率先探索出高碳当量高强度低应力的技术路线。郑机所与银丰铸造、济南二机床等公司合作，承担并完成了“高档数控机床床身精度保持成套技术研究”科技重大专项课题，在铸造过程数值模拟、炉前铁液质量在线控制、高质量低应力铸铁合金熔炼等床身制造的关键环节取得了多项发明专利，形成自主知识产权和专有技术，掌握了高精度保持性床身的核心技术，应用于沈阳机床、济南二机床和北京一机床高档数控机床，最终达到床身导轨面变形≤4 μm/4 000 mm，提高床身产品几何精度保持性30%的目标。 

图1 高刚度低应力机床铸件用于高精度五轴加工中心

（2）攻克产业化难题，加速工程化应用

在基础研究取得突破的基础上，行业聚焦"高碳当量、高强度、高刚度、低应力"技术路线，在工程化应用和批量生产工艺等方面攻克多项产业化难题，突出体现在材料弹性模量提升、残余应力控制、硬度均匀性改善等方面。银丰铸造、阜新力达、云南太标、河南金太阳、玉溪锦福等企业分别代表了一体化硬轨、超大型重载、短流程绿色化、高精度出口级、精密复合加工等五条技术路线，共同支撑起国产高端机床铸件的自主可控体系。随着"十五五"工业母机产业基础再造工程深入推进，高端铸件国产化率有望进一步突破。

（3）从“进口”到“出海”，国产铸件的竞争力逆转

技术突破最直观的体现是市场地位的改变。国内企业已不仅能替代进口，并开始为全球顶尖主机厂提供核心部件，多家企业产品进入德马吉、格劳博、卡特彼勒等国际龙头供应链。

（4）制订团体标准，引领行业发展

机床铸件行业围绕高强度、高刚度、低残余应力和长期精度保持等关键性能，加快推进相关团体标准的研究与编制，为高精度机床铸件制造、检测和验收建立统一技术依据。在前期工作的基础上，郑机所牵头制订的《高精度金属切削机床用灰铸铁件》中国铸造协会团体标准已经发布实施，创新性地提出弹性模量和残余应力指标，并提高硬度均匀性要求，推动机床铸件质量评价由传统的强度、硬度控制向高刚度、低应力和精度保持性综合评价转变。同时，河南金太阳牵头制订的《灰铸铁增氮工艺技术规范》和《合成铸铁 碳化硅使用技术指南》等标准正在按计划进行，进一步完善了灰铸铁材料、熔炼工艺和质量控制标准体系。

二、机床铸件行业“十五五”期间重点工作

机床铸件行业在“十五五”期间的重点工作，是以绿色化、智能化、高端化为主线，实现从“规模扩张”向“质量效益”的转型。具体体现在以下方面：

（1）高端化突破与工艺创新，满足高端装备制造需求

规划指出“随着我国新能源汽车、低空经济、商业航天、人形机器人等战略新兴产业的蓬勃发展，主机对铸件轻量化设计、一体化设计、高性能服役、高精度尺寸、性能一致性和质量稳定性提出了更高的要求”，要围绕机械加工“高精度”“高速度”“高稳定性”以及机床“大型化”“轻量化”的需求，加强高强度高弹性模量低应力灰铸铁、高强度球墨铸铁材料开发，推动高强度高刚度低应力铸件批量化应用。持续开发自硬砂、消失模、实型等铸造工艺与装备，建立高性能灰铸铁、球墨铸铁等材料在不同铸造工艺条件下的典型铸件应用数据库，实现切削机床高稳定性与轻量化。重点突破大型、高强度、高刚度、低残余应力及复杂结构铸件制造技术，提升超大型铸件、砂型3D打印和先进成形工艺水平，更好满足工业母机、航空航天和高端装备制造需求。

（2）量化高端机床铸件指标，明确攻关目标

规划首次明确了高端机床铸件的量化指标，以利于统一行业共识，明确攻关目标：①高强度高刚度低应力机床灰铸铁件（抗拉强度≥300 MPa、弹性模量≥120 GPa、残余应力≤50 MPa)；②高强度机床球墨铸铁件(抗拉强度≥600 MPa、弹性模量≥160 GPa)；③重型机床铸铁件(单重≥30 t，导轨硬度≥180 HBW，导轨硬度均匀性±10 HBW/10 000 mm)。指标体现了强度与残余应力的双重要求，需要企业在化学成分配方、铸造工艺、熔炼、孕育和时效处理等关键环节采取综合措施，才能达到稳定生产的目的。

（3）加快企业数字化转型，促进绿色化、智能化和高端化发展

站在“十五五”的新起点上，机床铸件行业将以绿色化、智能化和高端化为主线，加快由传统粗放型生产向高质量、高效率和可持续发展模式转变。行业将持续淘汰高能耗、高污染和质量稳定性不足的落后工艺，推进节能熔炼、超低排放、废砂再生循环利用以及矿物铸件等低碳材料应用，不断提升资源利用效率和绿色制造水平。同时加快建设以5G专网、ERP和MES系统为基础的数字化工厂，推动数字孪生、人工智能、数值模拟、在线监测和全过程质量追溯等技术深入应用，提高生产效率、工艺稳定性和产品一致性；另外，应进一步完善工业母机及大型、高强铸件相关标准体系，加强材料、工艺、检测和质量评价标准建设，以标准化推动技术成果转化、产品质量提升和先进铸造技术的规模化应用。

三、行动建议

（1）强化龙头企业带动作用，支持优势企业建设数字化智能化铸造工厂，提升大型精密铸件制造和全过程质量管控能力，并带动产业链协同升级。

（2）推动中小企业专业化发展，引导中小企业聚焦床身、立柱、主轴箱、工作台等细分产品，通过工艺创新和数字化管理提高质量稳定性，形成专精特新竞争优势。

（3）加快绿色低碳转型，推进节能设备、除尘系统、废砂再生和清洁生产改造，强化环保与碳排放管理，推动高污染、低效率和质量不稳定的落后产能转型退出。

“十四五”期间机床铸件的成果表明，中国高端机床铸件已具备支撑国产工业母机冲击世界顶尖水平的底气，正从“铸造大国”向“铸造强国”坚实迈进。进入“十五五”，行业将围绕机床大型化、轻量化、高精度和高稳定性的发展需求，持续推进高性能材料与大型复杂铸件制造技术攻关，加快数字化、智能化和绿色化转型，推动机床铸件行业向高精度、高稳定性、绿色低碳和高质量发展方向迈进，为高端工业母机自主可控提供有力支撑。

作者：李克锐 中铸协铸铁工作委员会副主任委员、原中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司铸造首席专家、云南太标集团总工程师

/*本文部分内容（图片）来源于网络，若牵涉版权请联系删除。

——欢迎登陆www.zhuzaotoutiao.com发表您的作品