[發明專利]一種物理模擬航空發動機中介機匣件鑄造成形過程的模具

有效

• 申請號: 201510988485.4
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105583371B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 周建新;王紅紅;南海;張晨;殷亞軍;郭釗;樊曉薇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22C9/22
• 分類號: B22C9/22;B22C9/08;B22C9/04;B22D13/10;G01N33/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于鑄造成形模具領域，更具體地，涉及一種物理模擬航空發動機中介機匣件鑄造成形過程的模具。

背景技術

機匣件是航空發動機的關鍵零部件之一，近年來由于我國大型飛機項目的啟動，對航空發動機零部件在結構、材料及制造方面的要求也不斷提高，因此，對機匣件質量也提出了更高的要求和挑戰。機匣件一般應用于支撐發動機框架，常采用薄壁、整體回轉結構，具有整環的內圓和較復雜的外型面，傳統的機械加工成形技術則難以實現外型面的加工，而采用多軸數控加工技術時，費用高，加工效率低，設備占用量大。

由于鈦合金精鑄結構件制造技術，具有整體結構性好，質量高，成本低等優點，成為了制造機匣件的首選方案。但由于機匣鑄件結構復雜外形、鑄造工藝等因素影響，特別是機匣件模具中金屬流體充填順序將導致鑄件性能發生重大差異，性能不均勻。為研究金屬流體流動充填順序，在現場澆注實驗之前必須經過物理模擬機匣件鑄造澆注過程，研究其充填規律。因此，設計一種既能便于準確獲得接近真實模具澆注過程的物理模擬實驗數據，又能符合實際澆注生產的機匣類蠟模充填規律的模具，是必不可少的。

目前，現有專利CN202024943U公開了一種物理模擬立式離心力場下液態金屬流動裝置，該裝置適用于離心力場下以及重力場下物理模擬液態金屬充填鑄型流動和通過枝晶補縮凝固缺陷滲流流動過程。然而，該裝置只針對離心鑄造，且不利于實驗觀察和數據的獲取。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種物理模擬鑄造成形過程的模具，其中結合航空發動機中介機匣件自身的結構特點，相應設計了適用于物理模擬航空發動機中介機匣件鑄造成形過程的模具，通過對三個單元如模具單元、固定單元及照明單元具體結構的研究及設計，獲得既符合實際澆注生產的機匣類蠟模充填規律的模具，又可容易實現重力澆注、離心澆注等多種鑄造方式下的物理模擬研究要求的鑄造模具，可準確獲得接近真實模具澆注過程的物理模擬實驗數據，能廣泛適用于各種實際生產航空機匣件鑄造的模具設計中。

為實現上述目的，本發明提出了一種物理模擬航空發動機中介機匣件鑄造成形過程的模具，其特征在于，該模具包括模具單元、固定單元和照明單元，其中：

所述模具單元由多層模腔結構由上至下依次疊加而成，并且每層模腔結構的內部腔體相互連通，多層模腔結構內部腔體組合而成的腔體形狀與待模擬的航空發動機中介機匣件的形狀相適應；所述模具單元的中部設有貫通模具單元的中心直澆道，該中心直澆道與底層模腔結構相連通；所述底層模腔結構的底部設有排水閥和支撐定位柱；所述每層模腔結構上設置有多個均布于模腔結構外環邊的銷孔，并且每層模腔結構對應位置上的銷孔同軸；

所述固定單元包括組合銷孔和圓柱銷，所述組合銷孔由各層模腔結構上的同軸銷孔疊加組合而成，所述圓柱銷貫穿所述組合銷孔以將所述多層模腔結構予以連接固定；

所述照明單元包括圓形托盤和供電裝置，所述圓形托盤通過螺釘連接于底層模腔結構的底部，其面向所述底層模腔結構的一面上設置有多個均勻陣列的LED燈珠，所述供電裝置則安裝在所述圓形托盤的另一面。

進一步優選的，所述多層模腔結構具體為三層，依次為頂層模腔結構、中層模腔結構和底層模腔結構，其均由有機玻璃加工而成。

進一步優選的，所述圓柱銷為4個，所述組合銷孔為4組；所述圓柱銷與組合銷孔同軸安裝，并且其長度等于組合銷孔的總深度。

進一步優選的，所述排水閥與底層模腔結構底部之間固定有加強塊，以增加模具單元的強度。

進一步優選的，所述支撐定位柱為四個，均布于底層模腔結構的底部，其底部為內嵌結構，便于與鑄造平臺定位固定。

進一步優選的，所述照明單元的照明光源垂直照射在底層模腔結構上，并由底層模腔結構延伸至頂層模腔結構的內部，以便于清晰的觀察多層模腔結構中流體流動形態規律。

進一步優選的，所述LED燈珠采用如下方式排布：縱向與橫向等間距排列，均勻布置在所述圓形托盤上，且呈中心對稱。

進一步優選的，所述多層模腔結構通過內環澆道、外環澆道和橫澆道相互連通。

進一步優選的，澆注流體在所述模具中以由底向上、由外環向內環充滿的方式進行充填。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：