一種大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng),用于制造航天器推 進模塊結構儀器圓盤,屬于鑄造技術領域。
【背景技術】
[0002] 進入二十一世紀以來,我國的航天事業(yè)獲得了長足的發(fā)展,衛(wèi)星等航天器外形尺 寸逐漸增大,且要求平臺結構輕量化。在金屬結構材料中,密度最小的鎂合金以其良好的生 物兼容性、最高的比剛度和比強度、優(yōu)良的工藝性能、較好的耐腐蝕性能在航天器大型平臺 中廣為應用。
[0003] 隨著我國航天事業(yè)的飛速發(fā)展,深究探測的進行、空間站的建立、大運載火箭的需 求,對航天器鑄件產(chǎn)品的超大型化和緊密化發(fā)展提出了更高的要求,大型鑄件產(chǎn)品的外形 尺寸將達到4000mm,二代軍用中繼衛(wèi)星、低軌遙感、高軌電子偵察大平臺衛(wèi)星、貨運飛船等 采用的鑄造結構件則將達到(p2800mm-cp4200mm。
[0004] 目前,我國2000mm以下的超大型鎂合金結構件技術較為成熟,但對于尺寸達到 (p2000mm、尤其是cp2800mm-cp4200mm以上的超大型鎂合金構件還急待發(fā)展。現(xiàn)有技 術中,在鑄造以上超大型鎂合金構件時,仍然停留在采用傳統(tǒng)的工裝設計方法上,即分別鑄 造同樣超大尺寸的上下砂箱,而且在完成上下砂箱的鑄造后還需要進行整體砂芯的鑄造。
[0005] 由于超大型鎂合金構件的上下砂箱占地面積很大,所以對于生產(chǎn)場地、存放場地 要求很高,該技術不適用于小型生產(chǎn)單位;另一方面,上下砂箱的構件鑄造因尺寸太大,所 以也提高了生產(chǎn)的難度、耗時增大,降低了生產(chǎn)效率。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中對于航天器鑄鎂結構件的制造都 需要使用上下砂箱結構制作,占地面積大、生產(chǎn)難度大的問題,進而提供一種節(jié)約占地、技 術簡單、易操作的組合式砂箱系統(tǒng)。
[0007] 為解決上述技術問題,本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008] -種大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng),其包括:
[0009] 平面砂箱,具有圓形砂箱支架,支架包括環(huán)形嵌套的第一圓環(huán),以及與第一圓環(huán)同 心且位于所述第一圓環(huán)內(nèi)部的第二圓環(huán);在第一圓環(huán)和第二圓環(huán)之間設置有多個均勻分布 的、用于連接兩個圓環(huán)的徑向連接件;所述平面砂箱由若干個等分的平面分砂箱組成; [0010]外圓砂箱,為圓環(huán)形支架,所述外圓砂箱的內(nèi)徑等于平面砂箱第一圓環(huán)的內(nèi)徑;
[0011] 第一內(nèi)圓砂箱,為圓環(huán)形支架;設置在所述平面砂箱的第二圓環(huán)內(nèi)且與第二圓環(huán) 同心設置;
[0012] 第二內(nèi)圓砂箱,為圓環(huán)形支架,所述第二內(nèi)圓砂箱的內(nèi)徑大于第一內(nèi)圓砂箱的內(nèi) 徑,第一內(nèi)圓砂箱與第二內(nèi)圓砂箱同心嵌套;所述第二內(nèi)圓砂箱與平面砂箱的第二圓環(huán)內(nèi) 徑相等。
[0013] 在每個連接件上開設有插口,在外圓砂箱的圓環(huán)形支架上均勻分布有多個與所述 插口適配可插入的插件;在第二圓環(huán)上設置有朝向第一圓環(huán)的凸起。
[0014] 在所述平面砂箱上,還設置有第三圓環(huán),所述第三圓環(huán)設置在所述第一圓環(huán)和第 二圓環(huán)之間,每個所述連接件貫通所述第三圓環(huán)。
[0015] 還設置有砂芯,所述砂芯包括基底砂芯,所述基底砂芯由若干基底分砂芯拼接組 成;
[0016] 內(nèi)砂芯,設置在基底砂芯的表層上,和基底砂芯接觸設置;
[0017] 表層砂芯,設置在內(nèi)砂芯的表層上,和內(nèi)砂芯接觸設置;
[0018] 所述基底砂芯、內(nèi)砂芯和表層砂芯均呈圓環(huán)狀且形狀、大小相同;
[0019] 表層砂芯由若干個表層分砂芯拼接組成,所述表層分砂芯呈扇形結構,在每個扇 形表層分砂芯上開設有多個貫通孔,在多個貫通孔中至少有一個為第一直澆道,至少有兩 個貫通孔為冒口;
[0020] 內(nèi)砂芯在與所述表層砂芯直澆道對應的位置開設有與第一直澆道連通的第二直 澆道;內(nèi)砂芯由若干個內(nèi)分砂芯拼接組成,并形成縱截面為"工"字形的鑄件型腔,所述鑄件 型腔和冒口連通,與所述鑄件型腔連通在靠近所述第二直澆道開設有內(nèi)澆道,與所述內(nèi)澆 道進一步連通且進一步靠近所述第二直澆道開設有橫澆道;內(nèi)分砂芯經(jīng)拼接后,形成環(huán)形 "工,,字形的鑄件型腔、環(huán)形內(nèi)澆道、環(huán)形橫澆道;
[0021 ] 在基底砂芯上開設有澆口渦,所述澆口渦與所述第二直澆道對應連通設置,與澆 口渦連通延伸設置有底層橫澆道,所述底層橫澆道對應設置在內(nèi)砂芯所述橫澆道下方且與 所述橫澆道通過澆口渦連通;基底分砂芯經(jīng)拼接后,形成環(huán)形底層橫澆道;所述基底砂芯、 內(nèi)砂芯和表層砂芯均設置于所述平面砂芯第一圓環(huán)內(nèi)緣和所述第二內(nèi)圓砂箱外緣之間。 [0022] 每個所述表層分砂芯由至少三個表層分砂芯微單元組成,所述表層分砂芯微單元 沿徑向均分所述表層分砂芯。
[0023] 在表層砂芯的徑向截面上,設置有一個第一直澆道和兩個貫通孔,且第一直澆道 位于所述兩個貫通孔的中間位置。
[0024] 每個內(nèi)分砂芯由若干內(nèi)分砂芯微單元組成,所述內(nèi)分砂芯微單元沿基底分砂芯徑 向由內(nèi)到外分別由三個扇形單元拼接組成,中間的扇形單元由位于中心的圓形微單元和平 均分配該扇形單元的其余面積的外圍單元組成。
[0025]所述第二直澆道位于圓形微單元的中心。
[0026] 每個所述基底分砂芯由若干基底分砂芯微單元組成,所述基底分砂芯微單元沿基 底分砂芯徑向由內(nèi)到外分別由三個扇形單元拼接組成,中間的扇形單元由位于中心的圓形 微單元和平均分配該扇形單元的其余面積的外圍單元組成,底層橫澆道設置在所述圓形微 單元。
[0027] 第一直澆道和第二直澆道為圓柱形;冒口為梯形,且冒口上端寬度大于下端寬度。 本實用新型的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點:
[0028] 本實用新型所述的大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng),其包括平面砂箱,具 有圓形砂箱支架,支架包括環(huán)形嵌套的第一圓環(huán),以及與第一圓環(huán)同心且位于所述第一圓 環(huán)內(nèi)部的第二圓環(huán);在第一圓環(huán)和第二圓環(huán)之間設置有多個均勻分布的、用于連接兩個圓 環(huán)的徑向連接件;所述平面砂箱由若干個等分的平面分砂箱組成;外圓砂箱,為圓環(huán)形支 架,所述外圓砂箱的內(nèi)徑等于平面砂箱第一圓環(huán)的內(nèi)徑;第一內(nèi)圓砂箱,為圓環(huán)形支架;設 置在所述平面砂箱的第二圓環(huán)內(nèi)且與第二圓環(huán)同心設置;第二內(nèi)圓砂箱,為圓環(huán)形支架,所 述第二內(nèi)圓砂箱的內(nèi)徑大于第一內(nèi)圓砂箱的內(nèi)徑,第一內(nèi)圓砂箱與第二內(nèi)圓砂箱同心嵌 套;所述第二內(nèi)圓砂箱與平面砂箱的第二圓環(huán)內(nèi)徑相等。
[0029] 該結構通過獨特的平面砂箱、外圓砂箱、內(nèi)圓砂箱的組合設計,解決了現(xiàn)有技術中 需要設置上下砂箱的技術難點,從而可以利用一套砂箱解決大型航天器的鑄造問題,大幅 節(jié)約了占地面積,降低了生產(chǎn)難度。
[0030] 本實用新型所述的大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng)還設置有嵌套于上述 砂箱系統(tǒng)內(nèi)的組合式砂芯,該組合式砂芯包括三層砂芯結構,分別為基底砂芯、內(nèi)砂芯和表 層砂芯;且內(nèi)砂芯設置在基底砂芯的表層上,和基底砂芯接觸設置;表層砂芯設置在內(nèi)砂芯 的表層上,和內(nèi)砂芯接觸設置;基底砂芯、內(nèi)砂芯和表層砂芯均呈圓環(huán)狀且形狀、大小相同。 表層砂芯由若干個扇形結構表層分砂芯拼接組成,在每個扇形表層分砂芯上開設有多個貫 通孔,在多個貫通孔中至少有一個為第一直澆道,至少有兩個貫通孔為冒口;內(nèi)砂芯在與表 層砂芯直澆道對應的位置開設有與第一直澆道連通的第二直澆道;內(nèi)砂芯由若干個內(nèi)分砂 芯拼接組成,并形成縱截面為"工"字形的鑄件型腔,所述鑄件型腔和冒口連通,與所述鑄件 型腔連通在靠近所述第二直澆道開設有內(nèi)澆道,與內(nèi)澆道進一步連通且進一步靠近第二直 澆道開設有橫澆道;內(nèi)分砂芯經(jīng)拼接后,形成環(huán)形"工"字形的鑄件型腔、環(huán)形內(nèi)澆道、環(huán)形 橫澆道?;咨靶就瑯佑扇舾苫追稚靶酒唇咏M成。
[0031] 該組合式砂芯首次采用了分離組合式砂芯結構,即基底砂芯、內(nèi)砂芯和表層砂芯 均為拼接模塊化的砂芯結構,一方面保證了澆鑄液可以通過表層砂芯、內(nèi)砂芯的結構設計 形成流通、獨特的澆鑄通道結構,保證了澆鑄液的順利流通、澆鑄,同時也省去了現(xiàn)有技術 中采用整體的上下砂箱以及對應的上下砂芯結構所帶來的占地面積大、技術難度大、耗時 多、生產(chǎn)效率低下的問題。而且在非制造狀態(tài)時,組合式砂芯也可以疊加存放,大大節(jié)省了 占地面積。
【附圖說明】
[0032] 為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解,下面根據(jù)本實用新型的具體實施 例并結合附圖,對本實用新型作進一步詳細的說明,其中
[0033]圖1為平面砂箱結構示意圖;
[0034] 圖2為外圓砂箱結構不意圖;
[0035] 圖3為第一內(nèi)圓砂箱和第二內(nèi)圓砂箱結構示意圖;
[0036]圖4為表層砂芯結構示意圖;
[0037 ]圖5為內(nèi)砂芯結構不意圖;
[0038]圖6為基底砂芯結構不意圖;
[0039]圖7為組合砂芯組合狀態(tài)縱向剖視圖。
[0040]圖中附圖標記表示為:1-平面砂箱,2-外圓砂箱,3-第一內(nèi)圓砂箱,4-第二內(nèi)圓砂 箱,5-第一圓環(huán),6-第二圓環(huán),7-連接件,8-平面分砂箱,9-第三圓環(huán),11-表層砂芯,12-內(nèi)砂 芯,13-基底砂芯,14-表層分砂芯,15-第一直澆道,16-冒口,17-第二直澆道,18-內(nèi)分砂芯, 19-鑄件型,110-內(nèi)澆道,111-橫澆道,112-底層橫澆道,113-基底分砂芯,114-表層分砂芯 微單元,115-內(nèi)分砂芯微單元,116-圓形微單元,117-外圍單元,118-饒口禍。
【具體實施方式】
[0041] 本實用新型所述的大型航天器鑄鎂結構件制造用砂箱系統(tǒng),其包括位于底部的平 面砂箱1、外圓砂箱2、第一內(nèi)圓砂箱3和第二內(nèi)圓砂箱4。
[0042] 平面砂箱1,見圖1所示,具有圓形砂箱支架,支架包括環(huán)形嵌套的第一圓環(huán)5,以及 與第一圓環(huán)5同心且位于所述第一圓環(huán)5內(nèi)部的第二圓環(huán)6;在第一圓環(huán)5和第二圓環(huán)6之間 設置有多個均勻分布的、用于連接兩個圓環(huán)的徑向連接件7;作為優(yōu)選的實施方式,優(yōu)選平 面砂箱1由若干個等分的平面分砂箱8組成,最優(yōu)選由8個等分的平面分砂箱8組成;
[0043] 外圓砂箱2,見圖2所示,為圓環(huán)形支架,外圓砂箱2的內(nèi)徑等于平面砂箱1第一圓環(huán) 5的內(nèi)徑;
[0044] 第一內(nèi)圓砂箱3,見圖3所示,為圓環(huán)形支架;設置在所述平面砂箱1的第二圓環(huán)6內(nèi) 且與第二圓環(huán)6同心設置;
[0045] 第二內(nèi)圓砂箱4,同樣見圖3所示,為圓環(huán)形支架,第二內(nèi)圓砂箱4的內(nèi)徑大于第一 內(nèi)圓砂箱3的內(nèi)徑,第一內(nèi)圓砂箱3與第二內(nèi)圓砂