1.本发明涉及一种发动机领域内的模具及其使用方法。
背景技术：
2.小开口发动机壳体在制作过程中芯模如何成型、脱模一直是一个关键，且发动机对于产品内部的型面和尺寸均有很高的要求，保证脱模过程中产品内部的型面不受损伤一直是一个关键。
3.一般小开口发动机壳体因其几何形状导致一般小开口发动机壳体金属芯模结构难以实现金属成型及脱模，一般采用砂芯模的成型方式制造发动机芯模，但是砂芯模成型周期较长，而且需要溶剂溶解脱模，重复使用制作周期较长并且制造成本高。
4.针对小开口复合材料发动机壳体的成型，现如今有采用全金属分瓣式芯模成型和全砂芯模成型的。对于全金属分瓣式芯模由于金属分瓣直接和产品接触，在脱模式稍不注意便会损坏产品内部绝热橡胶表面，并且制作精度要求高、成本较大且产品结构复杂，脱模难度大；而全砂芯模由于砂芯模太厚，重复使用制作周期较长并且制造成本高，若壳体直径稍大则内部水分不易散发，在产品加压固化时砂芯模可能会产生裂纹，严重的会发生塌陷。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种小开口发动机壳体芯模及其使用方法，保证脱模过程中产品内部的型面不受损伤，并且脱膜更加方便快捷。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种小开口发动机壳体芯模，包括支撑座，所述支撑座内穿设有芯轴，所述芯轴外周设置有多层可拆卸钢管结构，所述多层可拆卸钢管结构设置在壳体内，所述芯轴两端套装有型面刮板，所述型面刮板之间通过定位销连接在一起。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，选用可组装拆卸的钢管结构，使金属芯模略小于壳体内径，再在金属模外部刮制石膏形成满足产品内部型面的芯模，满足使用要求并且使产品易于脱模，芯模做好后再通过绝热成型、缠绕固化的方式使产品成形，本发明可以用于发动机壳体制造。
8.作为本发明的进一步改进，所述多层可拆卸钢管结构包括内层钢管和外层钢管，所述内层钢管沿着芯轴的外周紧密绕设一圈设置，所述外层钢管沿着内层钢管的外周紧密绕设一圈设置，这样将芯模做成可组装并可拆卸的2层钢管的结构以减小尺寸， 内层钢管提供支撑、架起外层钢管，外层钢管起到芯模外形面定型作用，这样可以大大地减轻芯模重量，同时金属钢管会给产品提供很好的刚度和稳定性。
9.作为本发明的进一步改进，所述内层钢管分为三段架空结构，内层钢管之间设置有钢管支架，所述钢管支架分布在内层钢管和外层钢管之间，所述钢管支架外弧面与两个内层钢管的外周处于同一圆周上，所述钢管支架的两个侧弧面分别与相邻两个内层钢管的外周贴合，这样内层钢管采用三段架空结构，分等间距分布在芯轴外周上，每段内层钢管之间保留一定间距，钢管支架和内层钢管之间的间隙填充契合，并且通过钢管支架确保内层
钢管和外周钢管型面和外层钢管内型面的圆度。
10.作为本发明的进一步改进，内层钢管设置有18根，所述外层钢管设置有27根，这样将产芯模分为3周圈，分为芯轴、内层钢管和钢外层钢管，内层钢管一圈有6根、共3圈（即三段架空结构））、外层钢管一圈有27根，这样将外层钢管比内层钢管直径小，并且其直径尽量缩小，方便脱模时取出。
11.作为本发明的进一步改进，所述芯轴采用45号钢，所述钢管支架采用q235钢，这样芯轴由于要承受很大的重量，要求较高，采用45号钢制造，钢管支架采用q235钢，可以能好的起到支撑外层钢管的作用。
12.为实现上述目的，本发明提供了一种小开口发动机壳体芯模的使用方法，包括以下步骤：步骤1，工装清理及处理；步骤2，模具装配；步骤3，芯模刮制；步骤4，脱模。
13.作为本发明的进一步改进，所述步骤1的具体内容如下：按照零件清单，使用清理工具对所需的芯模零件逐个清点核实并且将零件表面残留的石膏清理干净，并使用丙酮或乙酸乙酯对所有零件进行清洗晾干，所有零件在使用前都需重新检验，检验合格方可使用。
14.作为本发明的进一步改进，所述步骤2的具体内容如下：步骤2.1，先将两个支撑座放置于同条直线，两支撑座间距大于1.5m；步骤2.2，将芯轴人工搬运放置于支撑座上，保证芯轴放置于支撑座正中间，芯轴上的螺纹段不可与支撑座的轴承接触，所有螺纹都在芯轴之间；步骤2.3， 将18根内层钢管分3周圈，通过麻绳固定在芯轴上，内层钢管左右开口需对齐放置；步骤2.4， 在每周圈的内层钢管之间的缝隙均填放1根钢管支架，使3圈内层钢管的外圈形成完整的圆；步骤2.5，使用外层钢管、胶带在内层钢管外围包裹成一圈，包裹完成后使用麻绳将外层钢管周向固定，固定完成后将原先辅助定位用的胶带拆除；步骤2.6，将两侧的型面刮板，套装在芯轴上，两侧型面刮板在中间分瓣处有两个10mm的孔，用m10的螺栓螺母将两个孔连接在一起，从而把固定型面刮板；步骤2.7， 工装检查，检查芯模工装安装是否完好，27根外管每根之间间隙不得大于3mm，且外圈钢管形成的外圆柱外径不得小于340mm，需质检确认合格后进行下一步操作，如果超差，现场进行调整。
15.作为本发明的进一步改进，所述步骤3的具体内容如下：采用模型石膏粉与水溶性聚乙烯醇胶按1:1～1.5:1比例用搅拌机搅拌均匀，搅拌时间60s，搅拌完成后在芯模表面刮涂石膏，用小刮板将石膏胶刮涂在芯模表面；第一层石膏厚度规定为3~5mm，刮制完成后铺第一层玻璃纤维网（覆盖整个芯模表面），之后每刮2~3mm厚石膏铺贴1整层纤维网，当石膏与刮刀距离为3
±
1mm时，不再铺纤维网，只堆石膏；旋转刮板，利用刮板形状将芯模外形刮涂出来,在刮板与芯模缝隙处人工刮涂修补均匀后，再旋转刮刀，对壳体外形进行修补，凹坑面积大于5mm
×
5mm应用刮刀模具再次刮涂，凹坑面积小于5mm
×
5mm用刮刀刮平，要求石膏表面光滑；石膏风干时间≥72h，石膏表面均应呈灰暗色，石膏粘接牢固，不会掉落，掉落凹坑处用石膏修平；石膏芯模自然风干72h后进入烘箱进行40℃72h旋转烘干，烘干结束后自然降温出炉，烘干结束后石膏表面有间隙可用模型石膏
粉、901胶修补，石膏粉与901胶比例为1:1；芯模完成后按绝热层结构图纸要求对芯模外形尺寸、重量进行进行检验。
16.作为本发明的进一步改进，所述步骤4的具体内容如下：步骤4.1，产品固化结束后，将产品吊放到专门的脱模工装上，放在较为空旷的地方加进行脱模；步骤4.2，先将产品前后接头的的螺母一拆卸下来，再使用铜制锤子将芯轴从小段往大端敲出，敲出后将芯轴放置在支撑座上；步骤4.3，芯轴拆除后，内层钢管会自然掉落，若未自然掉落，可使用木棍从大端伸进将内层钢管敲下来；步骤4.4，内层钢管全部取出后，用50~70℃的热水对石膏进行浸泡；需将所有裸露出来的石膏浸泡上，可多浇洒几次，浇洒完毕浸泡6h，之后使用塑料铲刀将外层钢管取出， 最后用50~70℃的热水对将所有产品内表面的石膏喷砂到位，浇洒完毕浸泡12h，由于石膏中的胶粘剂为水溶性聚乙烯醇，热水浸泡12h过程中会自然溶解脱落，石膏完全脱落后将石膏清理出来，然后使用酒精或乙酸乙酯将壳体内部绝热橡胶清理几遍，要求清理干净橡胶表面，不要有石膏或赃物残留粘在表面。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图。
18.图2为本发明剖视图一。
19.图3为本发明剖视图二。
20.图4为本发明内部结构示意图。
21.其中，1芯轴，2大端法兰一，3产品，4小端法兰一，5内层钢管，6外层钢管，7大端法兰二，8小端法兰二，9钢管支架。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明进一步说明：如图1-4所示的小开口发动机壳体芯模，包括支撑座，所述支撑座内穿设有芯轴1，所述芯轴1外周设置有多层可拆卸钢管结构，所述多层可拆卸钢管结构设置在壳体内，所述芯轴1两端套装有型面刮板，所述型面刮板之间通过定位销连接在一起；所述多层可拆卸钢管结构包括内层钢管5和外层钢管6，所述内层钢管5沿着芯轴1的外周紧密绕设一圈设置，所述外层钢管6沿着内层钢管5的外周紧密绕设一圈设置；所述内层钢管5分为三段架空结构，内层钢管5之间设置有钢管支架，所述钢管支架分布在内层钢管5和外层钢管6之间，所述钢管支架9外弧面与两个内层钢管5的外周处于同一圆周上，所述钢管支架9的两个侧弧面分别与相邻两个内层钢管5的外周贴合；内层钢管5设置有18根，所述外层钢管6设置有27根；所述芯轴1采用45号钢，所述钢管支架9采用q235钢。
23.一种小开口发动机壳体芯模的使用方法，包括以下步骤：步骤1，工装清理及处理；按照零件清单，使用清理工具对所需的芯模零件逐个清点核实并且将零件表面残留的石膏清理干净，并使用丙酮或乙酸乙酯对所有零件进行清洗晾干，所有零件在使用前
都需重新检验，检验合格方可使用。
24.步骤2，模具装配；步骤2.1，先将两个支撑座放置于同条直线，两支撑座间距大于1.5m；步骤2.2，将芯轴1人工搬运放置于支撑座上，保证芯轴1放置于支撑座正中间，芯轴1上的螺纹段不可与支撑座的轴承接触，所有螺纹都在两芯轴1之间；步骤2.3， 将18根内层钢管5分3周圈，通过麻绳固定在芯轴1上，内层钢管5左右开口需对齐放置；步骤2.4， 在每周圈的内层钢管5之间的缝隙均填放1根钢管支架9，使3圈内层钢管5的外圈形成完整的圆；步骤2.5，使用外层钢管6、胶带在内层钢管5外围包裹成一圈，包裹完成后使用麻绳将外层钢管6周向固定，固定完成后将原先辅助定位用的胶带拆除；步骤2.6，将两侧的型面刮板，套装在芯轴1上，两侧型面刮板在中间分瓣处有两个10mm的孔，用m10的螺栓螺母将两个孔连接在一起，从而把固定型面刮板；步骤2.7， 工装检查，检查芯模工装安装是否完好，27根外管每根之间间隙不得大于3mm，且外圈钢管形成的外圆柱外径不得小于340mm，需质检确认合格后进行下一步操作，如果超差，现场进行调整。
25.步骤3，芯模刮制；采用模型石膏粉与水溶性聚乙烯醇胶按1:1～1.5:1比例用搅拌机搅拌均匀，搅拌时间60s，搅拌完成后在芯模表面刮涂石膏，用小刮板将石膏胶刮涂在芯模表面；第一层石膏厚度规定为3~5mm，刮制完成后铺第一层玻璃纤维网（覆盖整个芯模表面），之后每刮2~3mm厚石膏铺贴1整层纤维网，当石膏与刮刀距离为3
±
1mm时，不再铺纤维网，只堆石膏；旋转刮板，利用刮板形状将芯模外形刮涂出来,在刮板与芯模缝隙处人工刮涂修补均匀后，再旋转刮刀，对壳体外形进行修补，凹坑面积大于5mm
×
5mm应用刮刀模具再次刮涂，凹坑面积小于5mm
×
5mm用刮刀刮平，要求石膏表面光滑；石膏风干时间≥72h，石膏表面均应呈灰暗色，石膏粘接牢固，不会掉落，掉落凹坑处用石膏修平；石膏芯模自然风干72h后进入烘箱进行40℃72h旋转烘干，烘干结束后自然降温出炉，烘干结束后石膏表面有间隙可用模型石膏粉、901胶修补，石膏粉与901胶比例为1:1；芯模完成后按绝热层结构图纸要求对芯模外形尺寸、重量进行进行检验。
26.步骤4，脱模；步骤4.1，产品3固化结束后，将产品3吊放到专门的脱模工装上，放在较为空旷的地方加进行脱模；步骤4.2，先将产品3前后接头的的螺母一拆卸下来，再使用铜制锤子将芯轴1从小段往大端敲出，敲出后将芯轴1放置在支撑座上；步骤4.3，芯轴1拆除后，内层钢管5会自然掉落，若未自然掉落，可使用木棍从大端伸进将内层钢管5敲下来；步骤4.4，内层钢管5全部取出后，用50~70℃的热水对石膏进行浸泡；需将所有裸露出来的石膏浸泡上，可多浇洒几次，浇洒完毕浸泡6h，之后使用塑料铲刀将外层钢管6取出， 最后用50~70℃的热水对将所有产品3内表面的石膏喷砂到位，浇洒完毕浸泡12h，由于石膏中的胶粘剂为水溶性聚乙烯醇，热水浸泡12h过程中会自然溶解脱落，石膏完全脱落后
将石膏清理出来，然后使用酒精或乙酸乙酯将壳体内部绝热橡胶清理几遍，要求清理干净橡胶表面，不要有石膏或赃物残留粘在表面。
27.本发明选用可组装拆卸的钢管和钢管支架9，使金属芯模略小于壳体内径，再在金属膜外部刮制石膏形成满足产品3内部型面的芯模，满足使用要求并且使产品3易于脱模，芯模做好后再通过绝热成型、缠绕固化的方式使产品3成形。
28.由于发动机壳体两端是一个收口的形式，小段孔径124mm，大端孔径180mm，尺寸都很小，考虑到产品3固化后的脱模，芯模金属零件尺寸不能过于笨重，尽量轻量化，否则难以拿出。经综合考虑，将芯模做成可组装并可拆卸的两层钢管的结构以减小尺寸，且两层钢管一大一小，内层钢管5提供支撑、架起外层钢管6左右，且内层钢管5采用三段架空结构，内层钢管5间采用钢管支架9保证外钢管内型面，保证圆度，防止外层钢管6在铺放过程中塌陷，外层钢管6起到芯模外形面定型作用，这样可以大大地减轻芯模重量，同时金属钢管会给产品3提供很好的刚度和稳定性。再通过麻绳将外层钢管6锁死固定。
29.将芯模分为三周圈，分为芯轴1、内层钢管5和外层钢管6，内层钢管5一圈有6根、共3圈、外层钢管6一圈有27根，这样将外层钢管6直径尽量缩小，方便脱模时取出，钢管的材料选用45号钢，芯轴1由于要承受很大的重量，要求较高，采用45号钢制造，钢管支架9采用q235钢。
30.装配时将芯轴1放在两个支撑座上，先将3圈内层钢管5通过麻绳固定在芯轴1上，再将钢管支架9放置在每根钢管2中间以保证整圈内层钢管5外圆（从而保证外层钢管6内圆圆度），然后在外层钢管6的外圈铺一层内圈钢管，铺放过程中可使用胶带辅助固定外层钢管6，铺放完成后使用麻绳缠绕固定外层钢管6，固定完成后可将先前辅助定位的胶带取出。
31.芯模工装装配好后的外表面还无法满足产品3内表面的要求，设计通过两个型面刮板来刮制出所需的型面。两个型面刮板套装在芯轴1上，并且在芯模工装中间部分用两个定位销连接在一起。之后即可往芯模工装上抹石膏，再通过旋转型面刮板将多出的石膏刮除，便可得到所需的复杂型面，方便快捷。
32.在金属芯模的外表面刮制一层水溶聚乙烯醇、石膏粉搅拌而成的模型石膏来成型产品3内部型面，这种工艺方案可以降低对金属芯模外表面的要求，使金属零件加工难度降低，金属芯模在内部也会给石膏芯模提供刚度支持；并在刮制石膏时每涂刷2~3mm厚石膏铺至一层玻璃纤维网，提高石膏层间粘接强度，保证石膏成型过程中不会自然脱落，同时也提高了石膏中水分的散发速度；且外面的石膏型面层并不厚，石膏中的水分容易散发，加压固化时石膏不会变形。同时由于这一层石膏层，在脱模时避免了金属钢管直接和产品3接触对产品3产生其他损失，石膏层会起到很好的减震作用和保护内部绝热橡胶表面的作用。
33.由于产品3收口式腔体结构，两边的开口尺寸比较小，所以在脱模时要特别小心，不能损伤产品3，注重对产品3的保护措施。脱模从后开口（开口直径180mm）开始脱模，脱模顺序如下所示：先将产品3前后接头的用于固定大端法兰一2、大端法兰二7和小端法兰一4、小端法兰二8的螺母拆除，再将固定产品3后接头周向位置的大端法兰一2、大端法兰二7拆除，再进行固定产品3前接头周向位置的小端法兰一4、小端法兰二8拆除，之后将承载整个芯模零部件以及产品3的芯轴1抽出来，再进行承载芯模外圈的内层钢管5拆除，之后是钢管支架9，最后取出外层钢管6。
34.在拆除外层钢管6之前需向芯模内部注水，浸泡石膏芯模，使石膏变软，方便脱模。同时在拆除外层钢管6之前须在产品3内部铺些硅胶垫，防止圆管掉落砸伤产品3内部绝热；将外层钢管6、内层钢管5以及钢管支架9往外抽出时也需在开口处垫一层硅胶垫，避免划伤绝热橡胶表面。
35.本发明既可以很好地减轻重量，又可以很好的保证产品3的内部型面，可操作性强，且芯模零件成本较低，方便此类产品3的成型和脱模；可重复利用，并可广泛应用于各种小开口发动机壳体制造；增加钢管直径方向层数也可应用于大内径、小开口的发动机壳体制作。
36.本发明制造由于存在一层石膏型面，在脱模时可以保护产品3内表面不受损伤；同时金属芯模骨架给石膏型面提供刚度支持，石膏表面不会发生塌陷变形等情况，且刮制石膏时每涂刷2~3mm厚石膏铺至一层玻璃纤维网，提高石膏层间粘接强度，保证石膏成型过程中不会自然脱落，同时也提高了石膏中水分的散发速度。
37.本发明不局限于上述实施例，在本公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。