CN110153445A - 一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸件技术领域，具体涉及一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，包括铸件本体，该铸件本体内形成若干空腔，所述空腔内填充有填充物；本发明将传统铸件和新型轻量化材料结合在一起，铸件本体是整体铸造成形，铸造完后需做去应力处理。在铸件本体的型腔内填充高比强度、高比刚度材料，材料的密度0.3～0.4g/cm3，其比强度是铸件的几十倍，填充材料贯通铸件本体型腔，形成一个整体，填充材料与本体之间，无论承载强度和静刚度，还是动刚度都更具优势；此外，填充材料为蜂窝状材料，属于高阻尼材料，吸震性能优良；采用这种结构的主轴箱，动态性能更优，加工精度和稳定性更高。
Description
技术领域
本发明涉及铸件技术领域，特别是涉及一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构。
背景技术
加工中心机即金属加工中心机床，也叫CNC机床，简称加工中心(英文名是Computerized Numerical Control Machine简称CNC)。金属加工中心机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成的、适用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。
目前机床光机的几大件基本都是采用铸铁材料，为提高机床结构的刚性，一般从两个方面着手：一方面，是优化铸件结构尺寸和筋条布置(如一种高刚性筋板结构的立柱，中国专利申请号：201810429320.7；一种数控机床底座的高刚性结构，申请号：201721633807.4)。另一方面，是从铸件材质、铸造和热处理工艺着手，提高材料本身的强度和弹性模量(一种高强度薄壁灰铁铸件的制备方法，中国专利申请号：201811148687.8)。
化铸件结构尺寸和筋条布置，可一定程度上提高结构的刚性，但主要是提高了结构的静刚度，对动刚度的提高很有限。现代数控机床最求的是极优的动态特性，动刚度对机床的实际加工精度和稳定性影响更大。优化铸件的材质、铸造和热处理工艺，可一定程度上提高材料的抗拉强度和弹性模量，使结构承载能力和刚性都得到提高。但这种铸件一般要添加贵重金属、稀土等稀有材料，不符合资源节约型的理念，另一方面相关铸造和热处理关键技术的突破也较难，材料本身性能的提升的空间也有限。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种将传统铸件和新型轻量化材料结合在一起，铸件本体是整体铸造成形，铸造完后需做去应力处理。然后通过特殊工艺，在铸件本体的型腔内填充高比强度、高比刚度材料的高比强度比刚度材料增强的夹芯结构。
本发明所采用的技术方案是：一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，包括铸件本体，该铸件本体内形成若干空腔，所述空腔内填充有填充物。
对上述方案的进一步改进为，所述铸件本体为一体铸造成型。
对上述方案的进一步改进为，所述铸件本体为去除应力处理。
对上述方案的进一步改进为，所述空腔内设置隔板和犄角。
对上述方案的进一步改进为，所述隔板开设有减重孔。
对上述方案的进一步改进为，所述填充物为高阻尼材料填充。
对上述方案的进一步改进为，所述填充物为蜂窝状填充物。
对上述方案的进一步改进为，所述填充物密度为0.3～0.4g/cm3。
本发明的有益效果是：
高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，包括铸件本体，该铸件本体内形成若干空腔，所述空腔内填充有填充物，实现了更高强度和更高刚性的情况下，减轻了结构的总质量。相比传统结构尺寸及筋条布置优化的方式，结构强度提高15～20％，刚性提高40～50％，总质量减轻20～25％。相比优化铸件材质及相关铸造和热处理工艺的方式，结构强度提高8～10％，刚性提高20～25％，总质量减轻6～9％，制造成本比后者更低。
将传统铸件和新型轻量化材料结合在一起，铸件本体是整体铸造成形，铸造完后需做去应力处理。然后通过特殊工艺，在铸件本体的型腔内填充高比强度、高比刚度材料，材料的密度0.3～0.4g/cm3，其比强度是铸件的几十倍，填充材料贯通铸件本体型腔，形成一个整体，填充材料与本体之间，通过设置的犄角、隔板嵌套结合在一起，提升效果更为明显，无论承载强度和静刚度，还是动刚度都更具优势；此外，填充材料为蜂窝状材料，属于高阻尼材料，吸震性能优良；采用这种结构的主轴箱，动态性能更优，加工精度和稳定性更高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：铸件本体100、空腔110、隔板111、犄角112、填充物120。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，包括铸件本体100，该铸件本体100内形成若干空腔110，所述空腔110内填充有填充物120。
铸件本体100为一体铸造成型，进一步是，所述铸件本体100为去除应力处理，所述空腔110内设置隔板111和犄角112，所述隔板111开设有减重孔。
填充物120为高阻尼材料填充，所述填充物120为蜂窝状填充物120，所述填充物120密度为0.3～0.4g/cm3。
高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，包括铸件本体100，该铸件本体100内形成若干空腔110，所述空腔110内填充有填充物120，实现了更高强度和更高刚性的情况下，减轻了结构的总质量。相比传统结构尺寸及筋条布置优化的方式，结构强度提高15～20％，刚性提高40～50％，总质量减轻20～25％。相比优化铸件材质及相关铸造和热处理工艺的方式，结构强度提高8～10％，刚性提高20～25％，总质量减轻6～9％，制造成本比后者更低。
将传统铸件和新型轻量化材料结合在一起，铸件本体100是整体铸造成形，铸造完后需做去应力处理。然后通过特殊工艺，在铸件本体100的型腔内填充高比强度、高比刚度材料，材料的密度0.3～0.4g/cm3，其比强度是铸件的几十倍，填充材料贯通铸件本体100型腔，形成一个整体，填充材料与本体之间，通过设置的犄角112、隔板111嵌套结合在一起，提升效果更为明显，无论承载强度和静刚度，还是动刚度都更具优势；此外，填充材料为蜂窝状材料，属于高阻尼材料，吸震性能优良；采用这种结构的主轴箱，动态性能更优，加工精度和稳定性更高。
本实施例中，图1是以这种结构设计的主轴箱，主轴箱铸件本体100内填充了这种高比强度比刚度的材料，主轴箱圆形孔中安装主轴，在重切削过程中会通过圆形内壁将切削反力传递到主轴箱中，填充的蜂窝状材料，可做重要的辅助支撑加强作用，使得整体结构的强度和刚性得到大幅提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：包括铸件本体，该铸件本体内形成若干空腔，所述空腔内填充有填充物。
2.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述铸件本体为一体铸造成型。
3.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述铸件本体为去除应力处理。
4.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述空腔内设置隔板和犄角。
5.根据权利要求4所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述隔板开设有减重孔。
6.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述填充物为高阻尼材料填充。
7.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述填充物为蜂窝状填充物。
8.根据权利要求1所述的一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构，其特征在于：所述填充物密度为0.3～0.4g/cm3。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187123B1 (en) * | 1995-03-29 | 2001-02-13 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Method for producing a lightened SiC sandwich type structure with a honeycomb-shaped core and structure obtained by said method |
| DE10134203C1 (de) * | 2001-07-13 | 2003-03-20 | Josef Hoefer Gmbh | Verfahren zum Befüllen von Hohlprofilen und nach diesem Verfahren hergestellter Hohlprofilstab |
| EP1398143A1 (de) * | 2002-09-10 | 2004-03-17 | Fritz Michael Streuber | Sandwich-Verbundkörper und Verfahren für die Herstellung eines Sandwich-Verbundkörpers |
| US6753061B1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-06-22 | Stephan Wedi | Flexible sandwich panel with honeycomb structure |
| WO2009121611A1 (de) * | 2008-04-05 | 2009-10-08 | Evosteel Gmbh | Giessform zur herstellung eines gussbauteils und verfahren zur herstellung einer giessform |
| CN205804678U (zh) * | 2016-06-17 | 2016-12-14 | 长春工程学院 | 一种预制混凝土夹芯保温板与eps模块复合墙体 |
| CN106536083A (zh) * | 2014-07-30 | 2017-03-22 | 弗里茨温特铸造有限及两合公司 | 用于铸造铸件的方法 |
| CN207454635U (zh) * | 2016-10-12 | 2018-06-05 | 福特环球技术公司 | 单元结构、结构部件和夹层结构 |
| CN210334372U (zh) * | 2019-05-31 | 2020-04-17 | 乔锋智能装备股份有限公司 | 一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构 |
-
2019
- 2019-05-31 CN CN201910473072.0A patent/CN110153445A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6187123B1 (en) * | 1995-03-29 | 2001-02-13 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Method for producing a lightened SiC sandwich type structure with a honeycomb-shaped core and structure obtained by said method |
| DE10134203C1 (de) * | 2001-07-13 | 2003-03-20 | Josef Hoefer Gmbh | Verfahren zum Befüllen von Hohlprofilen und nach diesem Verfahren hergestellter Hohlprofilstab |
| EP1398143A1 (de) * | 2002-09-10 | 2004-03-17 | Fritz Michael Streuber | Sandwich-Verbundkörper und Verfahren für die Herstellung eines Sandwich-Verbundkörpers |
| US6753061B1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-06-22 | Stephan Wedi | Flexible sandwich panel with honeycomb structure |
| WO2009121611A1 (de) * | 2008-04-05 | 2009-10-08 | Evosteel Gmbh | Giessform zur herstellung eines gussbauteils und verfahren zur herstellung einer giessform |
| CN106536083A (zh) * | 2014-07-30 | 2017-03-22 | 弗里茨温特铸造有限及两合公司 | 用于铸造铸件的方法 |
| CN205804678U (zh) * | 2016-06-17 | 2016-12-14 | 长春工程学院 | 一种预制混凝土夹芯保温板与eps模块复合墙体 |
| CN207454635U (zh) * | 2016-10-12 | 2018-06-05 | 福特环球技术公司 | 单元结构、结构部件和夹层结构 |
| CN210334372U (zh) * | 2019-05-31 | 2020-04-17 | 乔锋智能装备股份有限公司 | 一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李中华等: "蜂窝夹层结构灌封加强方式强度及破坏模式分析", 江苏科技信息, no. 5, 29 February 2016 (2016-02-29), pages 75 - 76 * |
| 赵鑫: "镁合金在卫星铝蜂窝夹层结构板中的应用", 宇航材料工艺, no. 4, 30 April 2008 (2008-04-30), pages 48 - 50 * |
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