CN210334372U

CN210334372U - 一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构

Info

Publication number: CN210334372U
Application number: CN201920831325.2U
Authority: CN
Inventors: 欧昭; 胡真清; 黄日恒; 黄子健
Original assignee: Qiaofeng Intelligent Equipment Co Ltd
Current assignee: Qiaofeng Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-05-31

Abstract

本实用新型涉及铸件技术领域，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；本实用新型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

一种高比强度比刚度材料增强的夹芯结构

技术领域

本实用新型涉及铸件技术领域，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。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型的有益效果是：

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为本实用新型的结构示意图。

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实用新型作进一步的说明。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

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，所述铸件本体为一体铸造成型，所述空腔内设置隔板和犄角。

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：所述铸件本体为去除应力处理。

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：所述隔板开设有减重孔。

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：所述填充物为蜂窝状填充物。

5.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。