航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具及方法技术

一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，包括外筒、第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块、内芯、圆环和固定插销。将四个曲面块的通孔与外筒与圆环的通孔对齐，依次通过固定插销固定在外筒与圆环上，将内芯插入四个曲面块围成的中间区域后将圆环通过卡入外筒上部凹槽固定在外筒上，对曲面块起到约束和定位作用。在整个模具围成的空腔中填入混制好的树脂砂，可一次制造出两种叶片砂芯各一个，根据需要的数量再组合成含有叶片曲面形状的完整砂芯，以便整体制造曲面复杂的叶片铸件，也适用于其他圆形阵列结构的铸件。本发明专利技术的模具可以简便地制造形状复杂的砂芯，定位精准，尺寸精度高，且容易起模。且容易起模。且容易起模。

Processing die and method of sand core for variable section blade casting of Aerospace Liquid engine

【技术实现步骤摘要】
航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具及方法


[0001]本专利技术属于铸造模具
，涉及一种加工模具。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机是运载火箭的核心，其性能和构造决定了运载火箭的使用价值，最终成为航天发展的瓶颈。液体火箭发动机技术先进程度是衡量一个国家空间技术发展水平的重要标志之一。
[0003]随着中国航天工业高速发展，新一代液体火箭发动机的关键构件呈复杂、薄壁、整体化特点，对一些复杂工况铸件成形精度提出更高要求，有时需要制造形状非常复杂的砂芯。尤其当要整体铸造含变截面叶片铸件，如图1所示，某液氧煤油发动机预压泵出口管，对诱导轮后的煤油进行整流，降低主泵入口预旋的同时进一步增压，为关键零部件。存在7个长叶片11和7个短叶片12，长叶片11的尺寸为径向长度70mm，轴向长度150mm，两端厚度3mm，中部厚度4mm；短叶片12的尺寸为径向长度70mm，轴向长度120mm，两端厚度3mm，中部厚度4mm；长叶片11和短叶片12均呈空间三维扭曲变截面状，由于叶片为复杂曲面，常规铸造方法很难起模，且难以保证叶形精度及相对位置尺寸。因此，此类砂芯不能用常规成型方法制造，需要制造专用叶片砂芯模具。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：针对液体火箭发动机中某些典型铸件叶片部位沿圆柱区域均匀阵列分布的特点，本专利技术提出一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具及加工方法，用于叶片砂芯，叶片砂芯用于整体制造曲面复杂的叶片铸件。
[0005]本专利技术上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，包括外筒、第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块、内芯、圆环和固定插销；
[0006]其中，外筒用于第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块的外圆及底部的定位和固定；第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块用于叶片砂芯工作面成形，第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块沿外筒的周向依次安装在外筒的中心孔中，内芯安装在第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块安装后形成的中心孔中，内芯用于第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块的中部定位和固定；圆环安装在外筒的一端，套在第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块的外侧，用于第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块上部芯头定位和固定；固定插销沿径向安装，将第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块分别与外筒和圆环固定。
[0007]长叶片砂芯和短叶片砂芯为整个模具生产的叶片砂芯。
[0008]第二曲面块和第三曲面块贴合，第一曲面块和第四曲面块贴合；第一曲面块与第二曲面块之间存在间隙，第一曲面块与第二曲面块之间的间隙与长叶片砂芯的形状一致；第三曲面块、第四曲面块之间存在间隙，第三曲面块、第四曲面块之间的间隙与短叶片砂芯
的形状一致；
[0009]长叶片砂芯和短叶片砂芯依次交替安装，形成环形结构，用于生产叶片；长叶片砂芯与其两侧的短叶片砂芯贴合，贴合后，长叶片砂芯与其两侧的短叶片砂芯之间分别存在空腔，空腔的形状分别与长叶片的叶形和短叶片的叶形一致；
[0010]长叶片砂芯与短叶片砂芯交替组合，用于加工长叶片和短叶片；长叶片和短叶片沿周向依次交错分布，长叶片和短叶片数量相等。长叶片砂芯的数量等于长叶片的数量，短叶片砂芯的数量等于短叶片的数量。
[0011]外筒内壁的底部制作一圈阶梯状台阶，用于定位和固定第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块的底部，阶梯状台阶与第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块的底部相对台阶位置预留0.2mm间隙，确保合模顺利。
[0012]外筒的顶部端面设置凹槽，用于与圆环底部端面上的凸起结构咬合，将圆环准确地安装在外筒上，用于模具上部的定位与固定。圆环与外筒顶部凹槽的装配间隙为0.2mm。
[0013]使用上述模具实际工作中，可一次制造两种叶片砂芯各一个。将七个长叶片砂芯与七个短叶片砂芯交替组合，即可组成一个上细下粗的圆筒状砂芯。
[0014]外筒、内芯、圆环、第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块材质采用聚氨酯树脂，生产铸件尺寸精度可达GB6414 CT8，表面粗糙度可达Ra12.5μm，可满足航天液体发动机对铸件表面质量及尺寸精度的要求。
[0015]固定插销的材质采用不锈钢。
[0016]每个曲面块上部和下部分别设置固定插销定位孔，定位孔与固定插销直径间隙为0.1mm，防止模具组合时由于曲面块应力变形而无法装配。
[0017]圆环和外筒上设置若干个固定插销的定位孔，安装后，圆环和外筒上的固定插销的定位孔分别与每个曲面块的定位孔位置一致，孔与固定插销直径间隙为0.1mm，防止模具组合时由于曲面块应力变形而无法装配。
[0018]七个长叶片砂芯与七个短叶片砂芯交替组合时，在接头部位设置0.2mm间隙，防止由于材料本身应力及受力情况导致变形后无法组合。
[0019]使用上述航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具加工叶片铸件的方法，包括步骤如下：
[0020]步骤一、将第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块按顺序依次放入外筒的中心孔中，使第二曲面块和第三曲面块贴合，第一曲面块和第四曲面块贴合；并将第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块底部阶梯台阶与外筒底部阶梯台阶对齐；将第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块和外筒中部的四个定位孔对齐，各插入一根固定插销，使第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块和外筒定位和固定；
[0021]步骤二、将圆环放置于外筒上部，使圆环底部端面上凸起结构与外筒顶部凹槽结构对齐，将第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块上部定位孔与圆环上四个定位孔对齐，各插入一根固定插销，使步骤组合的模具与圆环定位和固定；
[0022]步骤三、将内芯插入第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块围成的中部孔中，使内芯两个平面分别与第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块上下底面对齐，保证第一曲面块、第二曲面块、第三曲面块、第四曲面块不会径向晃动，确保整个模具的定位和固定。
[0023]步骤四、配制树脂砂，选用的树脂为酚醛树脂、聚异氰酸酯，树脂和砂的重量比为2：100；将混制好的树脂砂填入第一曲面块与第二曲面块之间存在的间隙和第三曲面块与第四曲面块之间存在的间隙中；
[0024]步骤五、待树脂砂硬化后，依次取出八根固定插销、内芯、圆环和外筒；分开第一曲面块与第二曲面块后形成一个长叶片砂芯，分开第三曲面块与第四曲面块后形成一个短叶片砂芯；
[0025]步骤六、分别加工若干个长叶片砂芯和短叶片砂芯，并在叶片砂芯表面涂刷涂料，依次将若干个长叶片砂芯和短叶片砂芯交替组合，即可组成一个上细下粗的圆筒状砂芯，形成了整体含变截面叶片铸件所需的叶片砂芯；
[0026]步骤七、将砂芯和所需砂型组合好后浇注入合金液，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，其特征在于，包括外筒(1)、第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)、内芯(6)、圆环(7)和若干固定插销(8)；第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)用于叶片砂芯工作面成形，第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)沿外筒(1)的周向依次安装在外筒(1)的中心孔中；内芯(6)安装在第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)安装后形成的中心孔中；圆环(7)安装在外筒(1)的一端，套在第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)的外侧；固定插销(8)沿径向安装，将第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)分别与外筒(1)和圆环(7)固定；第二曲面块(3)和第三曲面块(4)贴合，第一曲面块(2)和第四曲面块(5)贴合；第一曲面块(2)与第二曲面块(3)之间存在间隙，第一曲面块(2)与第二曲面块(3)之间的间隙与长叶片砂芯(9)的形状一致；第三曲面块(4)、第四曲面块(5)之间存在间隙，第三曲面块(4)、第四曲面块(5)之间的间隙与短叶片砂芯(10)的形状一致。2.根据权利要求1所述的一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，其特征在于，所述长叶片砂芯(9)和短叶片砂芯(10)依次交替安装，形成环形砂芯结构，用于加工所述变截面叶片；长叶片砂芯(9)与其两侧的短叶片砂芯(10)贴合，贴合后，长叶片砂芯(9)与其两侧的短叶片砂芯(10)之间分别存在空腔，空腔的形状分别与长叶片(11)的叶形和短叶片(12)的叶形一致；所述长叶片(11)和短叶片(12)数量相等，长叶片砂芯(9)的数量等于长叶片(11)的数量，短叶片砂芯(10)的数量等于短叶片(12)的数量。3.根据权利要求1所述的一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，其特征在于，所述外筒(1)用于第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)的外圆及底部的定位和固定；外筒(1)内壁的底部设置一圈阶梯状台阶，用于定位和固定第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)的底部，阶梯状台阶与第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)的底部相对台阶位置预留间隙；所述外筒(1)上设置若干个固定插销的定位孔，安装后，外筒(1)上的固定插销的定位孔分别与第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)下部的定位孔位置一致，孔与固定插销(8)直径之间存在间隙。4.根据权利要求3所述的一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，其特征在于，所述外筒(1)的顶部端面设置凹槽，用于与圆环(7)底部端面上的凸起结构咬合，圆环(7)与外筒(1)顶部凹槽之间存在装配间隙。5.根据权利要求1所述的一种航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具，其特征在于，内芯(6)用于第一曲面块(2)、第二曲面块(3)、第三曲面块(4)、第四曲面块(5)的中部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉，樊占超，纪艳卿，王海，袁升，吴晓明，郭蓓，
申请(专利权)人：西安航天发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：