專利名稱:高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝及專用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸業(yè)技術(shù)領(lǐng)域,特別是高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板的制造技術(shù)。
背景技術(shù):
滑床臺(tái)板是時(shí)速250公里、350公里客運(yùn)專線鐵路道岔產(chǎn)品中的重要部件,滑床臺(tái)板既是支承活動(dòng)尖軌滑動(dòng)的平面,又是確保高速列車運(yùn)行時(shí)尖軌平穩(wěn)性的平臺(tái)?;才_(tái)板設(shè)計(jì)材質(zhì)為ZG230-450,其形狀是典型的薄型且長(zhǎng)寬比偏大的板型鑄件,整體成凹槽狀易收口彎曲變形,且端部成開(kāi)口狀易變形的鑄件,必須采取多項(xiàng)工藝措施來(lái)保障鑄件產(chǎn)品的幾何尺寸和精度,同時(shí)作為支撐尖軌滑動(dòng)平面的大平面不得有任何鑄造內(nèi)部缺陷,為此需采取多項(xiàng)工藝措施,確保精密熔模鑄造各工序工藝的可行,實(shí)現(xiàn)了滑床臺(tái)板精密熔模鑄造生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
滑床臺(tái)板是高速客運(yùn)專線道岔產(chǎn)品的重要部件,設(shè)計(jì)滿足產(chǎn)品性能及幾何尺寸精度要求的壓型模具,研制一整套精密熔模鑄造生產(chǎn)需要的工序工藝過(guò)程,確保產(chǎn)品內(nèi)外在質(zhì)量。客運(yùn)專線用滑床臺(tái)板鑄鋼件的形狀呈長(zhǎng)條板狀,寬度方向斷面呈凹槽狀,壁厚差距較大,端部為開(kāi)口狀,容易變形,冒口補(bǔ)縮較困難,工藝設(shè)計(jì)必須保證鑄件內(nèi)部不得出現(xiàn)縮松、縮孔等缺陷,表面外觀質(zhì)量好,不得出現(xiàn)鑄件扭曲變形,必須保證鑄件的幾何尺寸及精度。為此在精密熔模鑄造過(guò)程按照如下步驟實(shí)施(1)、蠟?zāi)盒湍>叩脑O(shè)計(jì)及制作根據(jù)滑床臺(tái)板的形狀,設(shè)計(jì)模具,并考慮分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動(dòng)芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識(shí)大小及位置、以及澆冒口大小及位置;模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分,分模面成階梯狀,總收縮率控制在2. 4% ;(2)、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具,壓注入蠟基模料并保壓,壓型模具放置入水中冷卻后,取出蠟?zāi)7胖萌胨欣鋮s;冷透的蠟?zāi)=?jīng)修型后,再與澆棒組焊,組焊完的蠟?zāi)=M放入清洗液及清水中清洗后懸掛風(fēng)干;(3)、制殼制殼工藝采用水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝;(4)、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi),確定焙燒規(guī)范,采取低高溫連續(xù)焙燒方式,先550°C焙燒60分鐘,再880°C焙燒240分鐘,出爐直接澆注;(5)、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無(wú)芯感應(yīng)電爐,根據(jù)滑床臺(tái)板材質(zhì)ZG250-450的要求,按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金入爐冶煉,并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分,直至合格為止;(6)、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮,采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng),并預(yù)留3毫米的冒口余量。
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(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整;(8)、熱處理采用正火加回火工藝,滑床臺(tái)板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi),并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理,每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗(yàn)試件,機(jī)械性能檢驗(yàn)試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置;(9)、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂;(10)、機(jī)加工加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模和下模兩部分構(gòu)成,且兩者之間分模面活塊呈階梯狀,鑄件標(biāo)識(shí)字塊活塊7設(shè)置在下模側(cè)面位置為活動(dòng)鑲塊式結(jié)構(gòu);上模和下模之間通過(guò)位于中間的上下模定位銷和位于對(duì)角位置的兩個(gè)緊固螺栓和蝶形螺母連接緊固,在上模和下模對(duì)應(yīng)位置設(shè)有對(duì)活塊定位的活塊定位插銷。本發(fā)明有益效果1、高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝可行, 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)品一次交驗(yàn)合格率達(dá)到100%。2、系列滑床臺(tái)板的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)位置規(guī)范,標(biāo)注的字體、大小規(guī)范,字跡清晰,提升了道岔產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。3、在模具設(shè)計(jì)制作、熔模鑄造工藝、機(jī)加工工藝等方面采取了多項(xiàng)技術(shù)措施保障系列滑床臺(tái)板鑄鋼件產(chǎn)品的幾何尺寸和精度,大大減少了滑動(dòng)大平面上的鑄造內(nèi)部缺陷,效果好。4、精密熔模鑄造工藝改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境,減少了環(huán)境粉塵污染,確保了員工的身體健康。5、系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造生產(chǎn)工藝提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)制造成本,拓寬了生產(chǎn)渠道及生產(chǎn)范圍,滿足了道岔產(chǎn)品的需要,該工藝方法可進(jìn)一步推廣到其他的鑄鐵件生產(chǎn)中。6、自2006年2月生產(chǎn)以來(lái),共生產(chǎn)各類滑床臺(tái)板鑄鋼件360余噸,鑄鋼件廣泛應(yīng)用于時(shí)速250公里60kg/m鋼軌18 號(hào)客運(yùn)專線道岔,滬寧線時(shí)速350公里60kg/m鋼軌18號(hào)客運(yùn)專線道岔,石武線時(shí)速350公里60kg/m鋼軌42號(hào)單開(kāi)道岔,滬寧線時(shí)速350公里60kg/m鋼軌42號(hào)單開(kāi)道岔等產(chǎn)品中, 產(chǎn)品質(zhì)量受到用戶的好評(píng)。
圖為道岔用系列滑床臺(tái)板模具結(jié)構(gòu)圖(附圖標(biāo)記1-定位插銷,2-蝶形螺母, 3-上模,4-下模,5-手把,6-上下模定位銷,7-標(biāo)識(shí)字活塊,8-緊固螺栓)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明按照如下工藝實(shí)施1、蠟?zāi)盒湍>叩脑O(shè)計(jì)及制作根據(jù)滑床臺(tái)板的形狀,設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)考慮了分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動(dòng)芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識(shí)大小及位置、以及澆冒口大小及位置等技術(shù)問(wèn)題。模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分,分模面成階梯狀,經(jīng)過(guò)多次工藝試驗(yàn)得出總收縮率2. 4% (含蠟?zāi)J湛s、型殼的收縮及鋼水的收縮等),鑄件標(biāo)識(shí)設(shè)置在側(cè)面位置為活動(dòng)鑲塊式結(jié)構(gòu),澆冒口大小在考慮補(bǔ)縮及集渣,也便于該鑄件成形的基礎(chǔ)上,設(shè)置在大平面上為雙澆道形式,也便于機(jī)加工去除。見(jiàn)圖1、圖2所示,壓型模具設(shè)計(jì)時(shí)采取了四項(xiàng)技術(shù)措施,①在滑床臺(tái)板的凹槽部位兩端各設(shè)計(jì)一個(gè)工藝?yán)?,以解決蠟型凹槽部位及澆注鑄件時(shí)凹槽部位收口變形,確保幾何尺寸精度;②在滑床臺(tái)板端部開(kāi)口部位增設(shè)工藝?yán)?,以解決端部開(kāi)口部位蠟型收縮及澆注鑄件張開(kāi)變形,確保幾何尺寸精度;③在滑床臺(tái)板的內(nèi)腔彈條支座部位背面增添5 8mm的機(jī)加工余量,以解決由于支座部位過(guò)薄難以鑄造成型,確保幾何尺寸精度和強(qiáng)度;④結(jié)合滑床臺(tái)板的形狀,蠟?zāi)<拌T鋼件的收縮,模具設(shè)計(jì)的總收縮率取為2.4%。⑤在滑床臺(tái)板的大平面“凹”字型兩熱節(jié)部位設(shè)置2 個(gè)扁圓腰型冒口,以加強(qiáng)對(duì)鑄件的補(bǔ)縮,消除鑄件內(nèi)部的縮松、縮孔等缺陷。2、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具,壓注入蠟基模料為91號(hào)(中溫模料)蠟膏(溫度75°C ),注入壓力0. 55MPa,并保壓3分鐘,壓型模具放置入水中冷卻45分鐘后,取出蠟?zāi)7胖萌胨欣鋮s(水溫20°C)。冷透的蠟?zāi)=?jīng)修型后,再與澆棒組焊(焊縫間不得有虛焊間隙),組焊完的蠟?zāi)=M數(shù)放入清洗液及清水中清洗3遍(清除油污),后懸掛風(fēng)干。3、制殼制殼工藝采用常規(guī)的水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝。①涂料的配置采用水玻璃粘結(jié)掛涂氯化銨硬化的工藝,面層涂料水玻璃與300目石英粉混制,流杯粘度13 15秒,水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4,密度P = 1. 26 1. 27g/cm2。加固層涂料水玻璃與 270目上店粉混制,流杯粘度沈 30秒,水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4,密度P = 1. 32 1. 34g/cm2。②型殼的浸涂掛涂第一、二層面層用40/70目石英砂雨淋式撒砂,掛涂第三層至第七層加固層用16/30目、10/20目石英砂沸騰式撒砂,浸涂時(shí)間均為25秒鐘,每層掛涂后放入硬化池進(jìn)行硬化處理,硬化液的氯化銨質(zhì)量濃度在觀%,每層硬化后需在空氣中晾干30分鐘自然干燥。另外在第六層掛涂前,需在型殼冒口部位加固鐵絲,以增加型殼的澆注強(qiáng)度。③型殼脫蠟型殼放入含有3 5%的氯化銨,且池溫度為98°C的脫蠟池內(nèi)水煮, 水煮時(shí)間為50分鐘,待蠟膏完全脫殼后,取出型殼放入溫度90°C且含有0. 5%鹽酸的熱水中沖洗,沖洗3分鐘后,取出倒空殼內(nèi)余水,放置空氣中自然干燥10小時(shí)。4、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi),確定焙燒規(guī)范,采取低高溫連續(xù)焙燒方式,先^(TC焙燒60分鐘,再880°C焙燒240分鐘,出爐直接澆注。5、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無(wú)芯感應(yīng)電爐,根據(jù)滑床臺(tái)板材質(zhì) ZG250-450的要求,按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金等入爐冶煉,并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分,直至合格為止。澆注前,出焙燒爐的型殼需添砂穩(wěn)固,用吸氣管逐個(gè)吸凈型殼內(nèi)的砂粒雜物。澆注時(shí)型殼溫度不得低于200°C,出爐鋼液溫度為1600°C,采取快速連續(xù)澆注方法,澆注時(shí)間應(yīng)控制在30秒內(nèi),先以小流澆注,逐漸增量, 鋼液上升至澆冒口時(shí),減緩澆注速度,鋼液達(dá)到澆冒口內(nèi)規(guī)定的高度為止。為保證冒口的有效補(bǔ)縮,澆注時(shí)采用稻殼渣冒口發(fā)熱保溫覆蓋劑,冒口凝固后表面呈尖“U”型狀,以達(dá)到鑄件的有效補(bǔ)縮,及對(duì)滑床臺(tái)板鑄鋼件縮孔、縮松等質(zhì)量問(wèn)題的控制6、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮,采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng),并預(yù)留3毫米的冒口余量。7、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整。8、熱處理采用正火加回火工藝,滑床臺(tái)板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi),并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理,每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗(yàn)試件,機(jī)械性能檢驗(yàn)試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置。9、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂。10、機(jī)加工根據(jù)圖紙內(nèi)容,確定機(jī)加工工藝方案,加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。本發(fā)明專用模具如圖所示,模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模3和下模4兩部分構(gòu)成,且兩者之間分模面活塊9呈階梯狀,鑄件標(biāo)識(shí)字塊活塊7設(shè)置在下模4側(cè)面位置為活動(dòng)鑲塊式結(jié)構(gòu);上模3和下模4之間通過(guò)位于中間的上下模定位銷6和位于對(duì)角位置的兩個(gè)緊固螺栓8和蝶形螺母2連接緊固,在上模3和下模4對(duì)應(yīng)位置設(shè)有對(duì)活塊9定位的活塊定位插銷1。
權(quán)利要求
1.高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝,其特征是按照如下步驟實(shí)施(1)、蠟?zāi)盒湍>叩脑O(shè)計(jì)及制作根據(jù)滑床臺(tái)板的形狀,設(shè)計(jì)模具,并考慮分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動(dòng)芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識(shí)大小及位置、以及澆冒口大小及位置;模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分,分模面成階梯狀,總收縮率控制在2. 4% ;(2)、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具,壓注入蠟基模料并保壓,壓型模具放置入水中冷卻后,取出蠟?zāi)7胖萌胨欣鋮s;冷透的蠟?zāi)=?jīng)修型后,再與澆棒組焊,組焊完的蠟?zāi)=M放入清洗液及清水中清洗后懸掛風(fēng)干;(3)、制殼制殼工藝采用水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝;(4)、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi),確定焙燒規(guī)范,采取低高溫連續(xù)焙燒方式,先^(TC焙燒60分鐘,再880°C焙燒240分鐘,出爐直接澆注;(5)、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無(wú)芯感應(yīng)電爐,根據(jù)滑床臺(tái)板材質(zhì) ZG250-450的要求,按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金入爐冶煉,并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分,直至合格為止;(6)、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮,采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng),并預(yù)留3毫米的冒口余量。(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整;(8)、熱處理采用正火加回火工藝,滑床臺(tái)板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi),并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理,每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗(yàn)試件,機(jī)械性能檢驗(yàn)試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置;(9)、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂;(10)、機(jī)加工加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝,其特征是壓型模具設(shè)計(jì)時(shí)采取了四項(xiàng)技術(shù)措施①在滑床臺(tái)板的凹槽部位兩端各設(shè)計(jì)一個(gè)工藝?yán)?,以解決蠟型凹槽部位及澆注鑄件時(shí)凹槽部位收口變形,確保幾何尺寸精度;②在滑床臺(tái)板端部開(kāi)口部位增設(shè)工藝?yán)睿越鉀Q端部開(kāi)口部位蠟型收縮及澆注鑄件張開(kāi)變形,確保幾何尺寸精度;③在滑床臺(tái)板的內(nèi)腔彈條支座部位背面增添5 8mm的機(jī)加工余量,以解決由于支座部位過(guò)薄難以鑄造成型,確保幾何尺寸精度和強(qiáng)度;④結(jié)合滑床臺(tái)板的形狀,蠟?zāi)<拌T鋼件的收縮,模具設(shè)計(jì)的總收縮率取為2. 4%;⑤在滑床臺(tái)板的大平面“凹”字型兩熱節(jié)部位設(shè)置2個(gè)扁圓腰型冒口,以加強(qiáng)對(duì)鑄件的補(bǔ)縮,消除鑄件內(nèi)部的縮松、縮孔等缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝,其特征是制殼工藝采用的水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝按照如下步驟實(shí)施①涂料的配置采用水玻璃粘結(jié)掛涂氯化銨硬化的工藝,面層涂料水玻璃與300目石英粉混制,流杯粘度13 15秒,水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4,密度P = 1. 26 1. 27g/cm2。加固層涂料水玻璃與 270目上店粉混制,流杯粘度沈 30秒,水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4,密度P = 1. 32 1. 34g/cm2 ;②型殼的浸涂掛涂第一、二層面層用40/70目石英砂雨淋式撒砂,掛涂第三層至第七層加固層用16/30目、10/20目石英砂沸騰式撒砂,浸涂時(shí)間均為25秒鐘,每層掛涂后放入硬化池進(jìn)行硬化處理,硬化液的氯化銨質(zhì)量濃度在觀%,每層硬化后需在空氣中晾干30分鐘自然干燥。另外在第六層掛涂前,需在型殼冒口部位加固鐵絲,以增加型殼的澆注強(qiáng)度;③型殼脫蠟型殼放入含有3 5%的氯化銨,且池溫度為98°C的脫蠟池內(nèi)水煮, 水煮時(shí)間為50分鐘,待蠟膏完全脫殼后,取出型殼放入溫度90°C且含有0. 5%鹽酸的熱水中沖洗,沖洗3分鐘后,取出倒空殼內(nèi)余水,放置空氣中自然干燥10小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝,其特征是鋼水的冶煉及澆注步驟還包括澆注前,出焙燒爐的型殼需添砂穩(wěn)固,用吸氣管逐個(gè)吸凈型殼內(nèi)的砂粒雜物;澆注時(shí)型殼溫度不得低于200°C,出爐鋼液溫度為1600°C,采取快速連續(xù)澆注方法,澆注時(shí)間應(yīng)控制在30秒內(nèi),先以小流澆注,逐漸增量,鋼液上升至澆冒口時(shí),減緩澆注速度,鋼液達(dá)到澆冒口內(nèi)規(guī)定的高度為止。為保證冒口的有效補(bǔ)縮,澆注時(shí)采用稻殼渣冒口發(fā)熱保溫覆蓋劑,冒口凝固后表面呈尖“U”型狀,以達(dá)到鑄件的有效補(bǔ)縮,及對(duì)滑床臺(tái)板鑄鋼件縮孔、縮松質(zhì)量問(wèn)題的控制。
5.高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造專用模具,其特征是模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模C3)和下模(4)兩部分構(gòu)成,且兩者之間分模面活塊(9)呈階梯狀,鑄件標(biāo)識(shí)字塊活塊(7)設(shè)置在下模(4)側(cè)面位置為活動(dòng)鑲塊式結(jié)構(gòu);上模( 和下模(4)之間通過(guò)位于中間的上下型定位銷(6)和兩個(gè)緊固螺栓(8)及蝶形螺母( 連接緊固,在上模(3)和下模(4)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有對(duì)活塊(9)定位的活塊定位插銷(1)。
全文摘要
本發(fā)明高速客運(yùn)專線道岔用系列滑床臺(tái)板精密熔模鑄造工藝,包括以下步驟(1)、蠟?zāi)盒湍>叩脑O(shè)計(jì)及制作(2)、制模(3)、制殼;(4)、型殼的焙燒;(5)、鋼水的冶煉及澆注;(6)、脫殼及清理;(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整;(8)、熱處理;(9)、拋丸清理;(10)、機(jī)加工。本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模和下模兩部分構(gòu)成,且兩者之間分模面活塊呈階梯狀,鑄件標(biāo)識(shí)字塊活塊7設(shè)置在下模側(cè)面位置為活動(dòng)鑲塊式結(jié)構(gòu);上模和下模之間通過(guò)位于中間的上下模定位銷和位于對(duì)角位置的兩個(gè)緊固螺栓和蝶形螺母連接緊固,在上模和下模對(duì)應(yīng)位置設(shè)有對(duì)活塊定位的活塊定位插銷。本發(fā)明工藝可行,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)品一次交驗(yàn)合格率達(dá)到100%。
文檔編號(hào)B22C9/04GK102228956SQ20111019151
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者周鵬, 張西謀, 蔡建民 申請(qǐng)人:寶雞中鐵寶橋天元實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司