一種大型航天器鑄鎂結(jié)構(gòu)件制造用設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大型航天器鑄鎂結(jié)構(gòu)件制造用設(shè)備，用于制造航天器推進(jìn)模塊結(jié) 構(gòu)儀器圓盤，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國(guó)的航天事業(yè)獲得了長(zhǎng)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(tái)結(jié)構(gòu)輕量化。在金屬結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(tái) 中廣為應(yīng)用。
[0003] 隨著我國(guó)航天事業(yè)的飛速發(fā)展，深究探測(cè)的進(jìn)行、空間站的建立、大運(yùn)載火箭的需 求，對(duì)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(dá)到4000mm，二代軍用中繼衛(wèi)星、低軌遙感、高軌電子偵察大平臺(tái)衛(wèi)星、貨運(yùn)飛船等 采用的鑄造結(jié)構(gòu)件則將達(dá)到(p2800mm-cp4200mm。
[0004] 目前，我國(guó)2000mm以下的超大型鎂合金結(jié)構(gòu)件技術(shù)較為成熟，但對(duì)于尺寸達(dá)到 (p2000mm、尤其是cp2800mm-cp4200mm以上的超大型鎂合金構(gòu)件還急待發(fā)展。現(xiàn)有技 術(shù)中，在鑄造以上超大型鎂合金構(gòu)件時(shí)，仍然停留在采用傳統(tǒng)的工裝設(shè)計(jì)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(jìn)行整體砂芯的鑄造。
[0005] 由于超大型鎂合金構(gòu)件的上下砂箱占地面積很大，所以對(duì)于生產(chǎn)場(chǎng)地、存放場(chǎng)地 要求很高，該技術(shù)不適用于小型生產(chǎn)單位；另一方面，上下砂箱的構(gòu)件鑄造因尺寸太大，所 以也提高了生產(chǎn)的難度、耗時(shí)增大，降低了生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于航天器鑄鎂結(jié)構(gòu)件的制造都需要 使用上下砂箱結(jié)構(gòu)制作，占地面積大、生產(chǎn)難度大的問題，進(jìn)而提供一種節(jié)約占地、技術(shù)簡(jiǎn) 單、易操作的組合式砂箱系統(tǒng)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種大型航天器鑄鎂結(jié)構(gòu)件制造用設(shè)備，其包括：
[0009] 砂箱單元、砂芯單元和澆鑄單元；
[0010] 砂箱單元包括：
[0011] 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(shè)置有多個(gè)均勻分布 的、用于連接兩個(gè)圓環(huán)的徑向連接件；所述平面砂箱由若干個(gè)等分的平面分砂箱組成；
[0012] 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；
[0013] 第一內(nèi)圓砂箱，為圓環(huán)形支架；設(shè)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(shè)置；
[0014] 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；
[0015] 砂芯單元包括：
[0016] 基底砂芯，所述基底砂芯由若干基底分砂芯拼接組成；
[0017] 內(nèi)砂芯，設(shè)置在基底砂芯的表層上，和基底砂芯接觸設(shè)置；
[0018] 表層砂芯，設(shè)置在內(nèi)砂芯的表層上，和內(nèi)砂芯接觸設(shè)置；
[0019] 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；
[0020] 表層砂芯由若干個(gè)表層分砂芯拼接組成，所述表層分砂芯呈扇形結(jié)構(gòu)，在每個(gè)扇 形表層分砂芯上開設(shè)有多個(gè)貫通孔，在多個(gè)貫通孔中至少有一個(gè)為第一直澆道，至少有兩 個(gè)貫通孔為冒口；
[0021] 內(nèi)砂芯在與所述表層砂芯直澆道對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有與第一直澆道連通的第二直 澆道；內(nèi)砂芯由若干個(gè)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(shè)有內(nèi)澆道，與所述內(nèi)澆 道進(jìn)一步連通且進(jìn)一步靠近所述第二直澆道開設(shè)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；
[0022] 在基底砂芯上開設(shè)有澆口渦，所述澆口渦與所述第二直澆道對(duì)應(yīng)連通設(shè)置，與澆 口渦連通延伸設(shè)置有底層橫澆道，所述底層橫澆道對(duì)應(yīng)設(shè)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；
[0023] 所述基底砂芯、內(nèi)砂芯和表層砂芯均設(shè)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；
[0024] 澆鑄單元包括：
[0025] 引流直澆道，與所述第一直澆道連通，所述引流直澆道的橫截面呈"L"形；
[0026] 澆口盆，所述澆口盆設(shè)置所述引流直澆道的上方與引流直澆道相連通。
[0027] 在每個(gè)連接件上開設(shè)有插口，在外圓砂箱的圓環(huán)形支架上均勻分布有多個(gè)與所述 插口適配可插入的插件；在第二圓環(huán)上設(shè)置有朝向第一圓環(huán)的凸起。
[0028] 在所述平面砂箱上，還設(shè)置有第三圓環(huán)，所述第三圓環(huán)設(shè)置在所述第一圓環(huán)和第 二圓環(huán)之間，每個(gè)所述連接件貫通所述第三圓環(huán)。
[0029] 每個(gè)所述表層分砂芯由至少三個(gè)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。
[0030] 在表層砂芯的徑向截面上，設(shè)置有一個(gè)第一直澆道和兩個(gè)貫通孔，且第一直澆道 位于所述兩個(gè)貫通孔的中間位置。
[0031 ] 每個(gè)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(gè)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。
[0032] 所述第二直澆道位于圓形微單元的中心。
[0033] 每個(gè)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(gè)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(shè)置在所述圓形微 單元。
[0034] 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。
[0035] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 本發(fā)明所述的大型航天器鑄鎂結(jié)構(gòu)件制造用設(shè)備，其包括砂箱單元、砂芯單元和 澆鑄單元，其中，砂箱單元包括平面砂箱，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(shè)置有多個(gè)均勻分布的、用于連接兩個(gè)圓環(huán)的徑向連接件；所述平面砂箱由若干個(gè)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(shè)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(shè)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。該結(jié)構(gòu)通過獨(dú)特的平面砂箱、外圓砂箱、內(nèi)圓砂箱的組合設(shè)計(jì)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 需要設(shè)置上下砂箱的技術(shù)難點(diǎn)，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。
[0037] 砂芯單元實(shí)現(xiàn)了組合式砂芯結(jié)構(gòu)，該組合式砂芯包括三層砂芯結(jié)構(gòu)，分別為基底 砂芯、內(nèi)砂芯和表層砂芯；且內(nèi)砂芯設(shè)置在基底砂芯的表層上，和基底砂芯接觸設(shè)置；表層 砂芯設(shè)置在內(nèi)砂芯的表層上，和內(nèi)砂芯接觸設(shè)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(gè)扇形結(jié)構(gòu)表層分砂芯拼接組成，在每個(gè)扇形表層分砂 芯上開