[實用新型]一種高比強度比剛度材料增強的夾芯結構

有效

• 申請號: 201920831325.2
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN210334372U
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 歐昭;胡真清;黃日恒;黃子健
• 申請（專利權）人: 喬鋒智能裝備股份有限公司
• 主分類號: B23B19/00
• 分類號: B23B19/00
• 代理公司: 東莞恒成知識產權代理事務所(普通合伙) 44412
• 代理人: 鄧燕

本實用新型涉及鑄件技術領域，具體涉及一種高比強度比剛度材料增強的夾芯結構，包括鑄件本體，該鑄件本體內形成若干空腔，所述空腔內填充有填充物；本實用新型將傳統鑄件和新型輕量化材料結合在一起，鑄件本體是整體鑄造成形，鑄造完后需做去應力處理。在鑄件本體的型腔內填充高比強度、高比剛度材料，材料的密度0.3～0.4g/cm3，其比強度是鑄件的幾十倍，填充材料貫通鑄件本體型腔，形成一個整體，填充材料與本體之間，無論承載強度和靜剛度，還是動剛度都更具優勢；此外，填充材料為蜂窩狀材料，屬于高阻尼材料，吸震性能優良；采用這種結構的主軸箱，動態性能更優，加工精度和穩定性更高。

技術領域

本實用新型涉及鑄件技術領域，特別是涉及一種高比強度比剛度材料增強的夾芯結構。

背景技術

加工中心機即金屬加工中心機床，也叫CNC機床，簡稱加工中心(英文名是Computerized Numerical Control Machine簡稱CNC)。金屬加工中心機床通常由控制系統、伺服系統、檢測系統、機械傳動系統及其他輔助系統組成的、適用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。

目前機床光機的幾大件基本都是采用鑄鐵材料，為提高機床結構的剛性，一般從兩個方面著手：一方面，是優化鑄件結構尺寸和筋條布置(如一種高剛性筋板結構的立柱，中國專利申請號：201810429320.7；一種數控機床底座的高剛性結構，申請號：201721633807.4)。另一方面，是從鑄件材質、鑄造和熱處理工藝著手，提高材料本身的強度和彈性模量(一種高強度薄壁灰鐵鑄件的制備方法，中國專利申請號：201811148687.8)。

化鑄件結構尺寸和筋條布置，可一定程度上提高結構的剛性，但主要是提高了結構的靜剛度，對動剛度的提高很有限。現代數控機床最求的是極優的動態特性，動剛度對機床的實際加工精度和穩定性影響更大。優化鑄件的材質、鑄造和熱處理工藝，可一定程度上提高材料的抗拉強度和彈性模量，使結構承載能力和剛性都得到提高。但這種鑄件一般要添加貴重金屬、稀土等稀有材料，不符合資源節約型的理念，另一方面相關鑄造和熱處理關鍵技術的突破也較難，材料本身性能的提升的空間也有限。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提供一種將傳統鑄件和新型輕量化材料結合在一起，鑄件本體是整體鑄造成形，鑄造完后需做去應力處理。然后通過特殊工藝，在鑄件本體的型腔內填充高比強度、高比剛度材料的高比強度比剛度材料增強的夾芯結構。

本實用新型所采用的技術方案是：一種高比強度比剛度材料增強的夾芯結構，包括鑄件本體，該鑄件本體內形成若干空腔，所述空腔內填充有填充物。

對上述方案的進一步改進為，所述鑄件本體為一體鑄造成型。

對上述方案的進一步改進為，所述鑄件本體為去除應力處理。

對上述方案的進一步改進為，所述空腔內設置隔板和犄角。

對上述方案的進一步改進為，所述隔板開設有減重孔。

對上述方案的進一步改進為，所述填充物為高阻尼材料填充。

對上述方案的進一步改進為，所述填充物為蜂窩狀填充物。

對上述方案的進一步改進為，所述填充物密度為0.3～0.4g/cm³。

本實用新型的有益效果是：

高比強度比剛度材料增強的夾芯結構，包括鑄件本體，該鑄件本體內形成若干空腔，所述空腔內填充有填充物，實現了更高強度和更高剛性的情況下，減輕了結構的總質量。相比傳統結構尺寸及筋條布置優化的方式，結構強度提高15～20％，剛性提高40～50％，總質量減輕20～25％。相比優化鑄件材質及相關鑄造和熱處理工藝的方式，結構強度提高8～10％，剛性提高20～25％，總質量減輕6～9％，制造成本比后者更低。