CN206662058U - 一种核聚变真空室壳体冷成型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于核聚变真空室制造技术领域，具体公开了一种核聚变真空室壳体冷成型模具，包括固定板、垂直设于固定板两端的安装挡板a和挡板b，还包括设于挡板a和挡板b之间若干个竖板，相邻竖板之间设有若干横板，所述的横板和竖板呈网格状分布，所述的竖板上缘为曲线，所述的竖板和横板上缘与设于上方的面板下表面紧密贴合。竖板的数量能满足压制时整个结构受力均匀，不会出现某一位置受力集中或无法受力的情况；通过竖板压制面板，且面板和竖板可拆卸，方便前期试模、过程中修模；最终上下模具合模一次成型。这种模具结构简单，避免了大量的机械加工过程，节约了制造周期和成本。
Description
技术领域
本实用新型属于核聚变真空室制造技术领域，具体涉及一种核聚变真空室壳体冷成型模具。
背景技术
真空室是磁约束核聚变的重要部件之一，其双曲面壳体具有轮廓精度要求高、制造难度大等特点。真空室型面尺寸直接影响各壳体双曲面的组对误差；同时壳体内表面将作为真空室内部件的安装面，其型面精度也将影响内部件的安装精度。这就需要在壳体成型工艺过程中对该双曲面结构进行严格的尺寸和形状控制。若控制措施不够引起轮廓度超差，可能使产品报废。在造船业、航空航天和核工业等领域类似结构制造中通常采用整体式铸造模具，压型过程中不利于多次试模和修模，且多采用机加工模具曲面，增加了制造成本和工作量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种核聚变真空室壳体冷成型模具，其强度刚度较高，可拆卸修模，并且传力均匀。
本实用新型的技术方案如下：
一种核聚变真空室壳体冷成型模具，包括固定板、垂直设于固定板两端的安装挡板a和挡板b，还包括设于挡板a和挡板b之间若干个竖板，相邻竖板之间设有若干横板，所述的横板和竖板呈网格状分布，所述的竖板上缘为曲线，所述的竖板和横板上缘与设于上方的面板下表面紧密贴合。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的若干个竖板等间隙设置。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的竖板上缘为曲线为向下凹陷的。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的竖板上缘为曲线为向上凸出的。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的竖板上缘的曲率半径R1(23)满足下式
其中，R1(23)-竖板上缘半径，R1-产品极向曲率半径，K-简化系数，-材料的屈服强度，E-材料的弹性模量。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的横板上缘的曲率半径R2(23)满足下式
R2(23)＝R2-H
其中，H＝400～800mm，R2为产品环向曲率半径。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的竖板的厚度为目标产品厚度的1/3～1/2。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的横板的数量、产品极向方向尺寸和横板间隙满足以下关系
其中，M-竖板数量，L2-目标产品极向尺寸，D-各横板间隙，D为250～300mm。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述竖板的数量、产品环向尺寸和竖板间隙满足如下关：
其中，N-竖板数量，L1-目标产品环向尺寸，C-竖板间隙，C为100～150mm。
在上述核聚变真空室壳体冷成型模具中：所述的面板上设有临时附件。
本实用新型的有益效果在于：通过不同高度及曲率尺寸的多块竖板组成的虚拟包络面，代表三维空间的双曲面；竖板的数量能满足压制时整个结构受力均匀，不会出现某一位置受力集中或无法受力的情况；通过竖板压制面板，且面板和竖板可拆卸，方便前期试模、过程中修模；最终上下模具合模一次成型。这种模具结构简单，可根据压型过程中工件某个区域压型不到位或过压，拆除面板，重新修整一块或多块竖板的单曲面，再压制新的面板。避免了大量的机械加工过程，节约了制造周期和成本，最终得到如图5所示的曲面。
附图说明
图1为核聚变真空室壳体冷成型模具的两个示例，即上模具和下模具使用位置示意图；
图2为下模具的面板示意图；
图3为下模具的内部结构示意图；
图4为上模具示意图；
图5为压型后的双曲面示意图；
图中：1.上模具；2.下模具；21.固定板；22.挡板a；23.竖板；24.横板；25.面板；26.临时附件；27.挡板b。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，按照本实用新型的技术方案，可以做成上模具1和下模具2两种实施方案。在使用时上模具1在上，下模具2在下，坯料在两者中间，上模具1向下压制坯料，最后成型，形成双曲面产品(如图5所示)。
下面以图2和图3所示的下模具2为例，介绍核聚变真空室壳体冷成型模具的结构。
下模具2包括固定板21，在固定板21两端分别固定安装挡板a22和挡板b27，在挡板a22和挡板b27之间等间隙的固定安装若干个竖板23，在每相邻的两块竖板23之间等间隙的固定安装若干横板24。如图3所示，横板24和竖板23呈网格状分布。
结合图3和图5(产品示意图)在制作不同双曲面产品时，每块竖板23上缘的曲率半径R1(23)与产品的R1方向(极向)对应位置的曲率半径关系如下：
其中，各符号含义为R1(23)-竖板上缘半径，R1-产品极向半径，K-简化系数，-材料的屈服强度，E-材料的弹性模量。
每块横板24上缘的曲率半径R2(23)与产品的R2方向(环向)对应位置的曲率半径关系如下：
R2(23)＝R2-H
其中，H＝400～800mm。
竖板23厚度取工件厚度的1/3～1/2不等，材料为高硬度合金42CrMo，竖板的数量、工件环向尺寸和竖板间隙有如下关系：
其中，N-竖板数量，L1-工件环向尺寸范围，C-各竖板间隙，取100～150mm不等。
横板厚度、材料与竖板相同，宽度和长度根据竖板间隙C配做，横板的数量、工件极向方向的尺寸和横板间隙有如下关系：
其中，M-竖板数量，L2-工件极向尺寸范围，D-各横板间隙，取250～300mm不等。
面板25覆盖在横板24和竖板23的上面，最优厚度与竖板相同，材料为高硬度合金42CrMo。当制作下模具2时，上述的面板25为极向朝模具内部凹陷、环向朝模具内部凸出的双曲面。所有横板24上缘向上凸出，上缘与上述面板25的下表面完全贴合。所有竖板25上缘向下凹陷，上缘与上述面板25的下表面完全贴合。此时配做挡板a22和挡板b27的上端与各竖板完全贴合。
支撑板21，厚20mm，材料为45#钢，机加工其定位面以保证装配精度，并且上固定板留有足够空间与3000T液压机连接，下支撑板与地面固定。
上述所有部件之间的连接方式为焊接。为了拆卸安装方便，可以在面板25上安装临时附件26，如吊耳、把手等。
Claims (10)
1.一种核聚变真空室壳体冷成型模具，包括固定板(21)、垂直设于固定板(21)两端的安装挡板a(22)和挡板b(27)，其特征在于：还包括设于挡板a(22)和挡板b(27)之间若干个竖板(23)，相邻竖板(23)之间设有若干横板(24)，所述的横板(24)和竖板(23)呈网格状分布，所述的竖板(23)上缘为曲线，所述的竖板(23)和横板(24)上缘与设于上方的面板(25)下表面紧密贴合。
2.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的若干个竖板(23)等间隙设置。
3.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的竖板(23)上缘为曲线为向下凹陷的。
4.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的竖板(23)上缘为曲线为向上凸出的。
5.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的竖板(23)上缘的曲率半径R1(23)满足下式
其中，R1(23)-竖板上缘半径，R1-产品极向曲率半径，K-简化系数，-材料的屈服强度，E-材料的弹性模量。
6.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的横板(24)上缘的曲率半径R2(23)满足下式
R2(23)＝R2-H
其中，H＝400～800mm，R2为产品环向曲率半径。
7.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的竖板(23)的厚度为目标产品厚度的1/3～1/2。
8.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的横板的数量、产品极向方向尺寸和横板间隙满足以下关系
其中，M-竖板数量，L2-目标产品极向尺寸，D-各横板间隙，D为(250)～300mm。
9.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述竖板的数量、产品环向尺寸和竖板间隙满足如下关：
其中，N-竖板数量，L1-目标产品环向尺寸，C-竖板间隙，C为100～150mm。
10.如权利要求1所述的核聚变真空室壳体冷成型模具，其特征在于：所述的面板(25)上设有临时附件(26)。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108237176A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 核工业西南物理研究院 | 一种核聚变真空室壳体冷成型模具 |
| CN108437301A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-08-24 | 雅泰实业集团有限公司 | 一种双曲异形板材成型模及其双曲成型工艺 |
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- 2016-12-23 CN CN201621424936.8U patent/CN206662058U/zh active Active
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