一种大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统，用于制造航天器推 进模块结构仪器圆盘，属于铸造技术领域。
【背景技术】
[0002] 进入二十一世纪以来，我国的航天事业获得了长足的发展，卫星等航天器外形尺 寸逐渐增大，且要求平台结构轻量化。在金属结构材料中，密度最小的镁合金以其良好的生 物兼容性、最高的比刚度和比强度、优良的工艺性能、较好的耐腐蚀性能在航天器大型平台 中广为应用。
[0003] 随着我国航天事业的飞速发展，深究探测的进行、空间站的建立、大运载火箭的需 求，对航天器铸件产品的超大型化和紧密化发展提出了更高的要求，大型铸件产品的外形 尺寸将达到4000mm，二代军用中继卫星、低轨遥感、高轨电子侦察大平台卫星、货运飞船等 采用的铸造结构件则将达到(p2800mm-cp4200mm。
[0004] 目前，我国2000mm以下的超大型镁合金结构件技术较为成熟，但对于尺寸达到 (p2000mm、尤其是cp2800mm-cp4200mm以上的超大型镁合金构件还急待发展。现有技 术中，在铸造以上超大型镁合金构件时，仍然停留在采用传统的工装设计方法上，即分别铸 造同样超大尺寸的上下砂箱，而且在完成上下砂箱的铸造后还需要进行整体砂芯的铸造。
[0005] 由于超大型镁合金构件的上下砂箱占地面积很大，所以对于生产场地、存放场地 要求很高，该技术不适用于小型生产单位;另一方面，上下砂箱的构件铸造因尺寸太大，所 以也提高了生产的难度、耗时增大，降低了生产效率。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中对于航天器铸镁结构件的制造都 需要使用上下砂箱结构制作，占地面积大、生产难度大的问题，进而提供一种节约占地、技 术简单、易操作的组合式砂箱系统。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0008] -种大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统，其包括：
[0009] 平面砂箱，具有圆形砂箱支架，支架包括环形嵌套的第一圆环，以及与第一圆环同 心且位于所述第一圆环内部的第二圆环;在第一圆环和第二圆环之间设置有多个均匀分布 的、用于连接两个圆环的径向连接件;所述平面砂箱由若干个等分的平面分砂箱组成； [0010]外圆砂箱，为圆环形支架，所述外圆砂箱的内径等于平面砂箱第一圆环的内径；
[0011] 第一内圆砂箱，为圆环形支架;设置在所述平面砂箱的第二圆环内且与第二圆环 同心设置；
[0012] 第二内圆砂箱，为圆环形支架，所述第二内圆砂箱的内径大于第一内圆砂箱的内 径，第一内圆砂箱与第二内圆砂箱同心嵌套;所述第二内圆砂箱与平面砂箱的第二圆环内 径相等。
[0013] 在每个连接件上开设有插口，在外圆砂箱的圆环形支架上均匀分布有多个与所述 插口适配可插入的插件;在第二圆环上设置有朝向第一圆环的凸起。
[0014] 在所述平面砂箱上，还设置有第三圆环，所述第三圆环设置在所述第一圆环和第 二圆环之间，每个所述连接件贯通所述第三圆环。
[0015] 还设置有砂芯，所述砂芯包括基底砂芯，所述基底砂芯由若干基底分砂芯拼接组 成；
[0016] 内砂芯，设置在基底砂芯的表层上，和基底砂芯接触设置；
[0017] 表层砂芯，设置在内砂芯的表层上，和内砂芯接触设置；
[0018] 所述基底砂芯、内砂芯和表层砂芯均呈圆环状且形状、大小相同；
[0019] 表层砂芯由若干个表层分砂芯拼接组成，所述表层分砂芯呈扇形结构，在每个扇 形表层分砂芯上开设有多个贯通孔，在多个贯通孔中至少有一个为第一直浇道，至少有两 个贯通孔为冒口；
[0020] 内砂芯在与所述表层砂芯直浇道对应的位置开设有与第一直浇道连通的第二直 浇道；内砂芯由若干个内分砂芯拼接组成，并形成纵截面为"工"字形的铸件型腔，所述铸件 型腔和冒口连通，与所述铸件型腔连通在靠近所述第二直浇道开设有内浇道，与所述内浇 道进一步连通且进一步靠近所述第二直浇道开设有横浇道；内分砂芯经拼接后，形成环形 "工，，字形的铸件型腔、环形内浇道、环形横浇道；
[0021 ] 在基底砂芯上开设有浇口涡，所述浇口涡与所述第二直浇道对应连通设置，与浇 口涡连通延伸设置有底层横浇道，所述底层横浇道对应设置在内砂芯所述横浇道下方且与 所述横浇道通过浇口涡连通;基底分砂芯经拼接后，形成环形底层横浇道;所述基底砂芯、 内砂芯和表层砂芯均设置于所述平面砂芯第一圆环内缘和所述第二内圆砂箱外缘之间。 [0022] 每个所述表层分砂芯由至少三个表层分砂芯微单元组成，所述表层分砂芯微单元 沿径向均分所述表层分砂芯。
[0023] 在表层砂芯的径向截面上，设置有一个第一直浇道和两个贯通孔，且第一直浇道 位于所述两个贯通孔的中间位置。
[0024] 每个内分砂芯由若干内分砂芯微单元组成，所述内分砂芯微单元沿基底分砂芯径 向由内到外分别由三个扇形单元拼接组成，中间的扇形单元由位于中心的圆形微单元和平 均分配该扇形单元的其余面积的外围单元组成。
[0025]所述第二直浇道位于圆形微单元的中心。
[0026] 每个所述基底分砂芯由若干基底分砂芯微单元组成，所述基底分砂芯微单元沿基 底分砂芯径向由内到外分别由三个扇形单元拼接组成，中间的扇形单元由位于中心的圆形 微单元和平均分配该扇形单元的其余面积的外围单元组成，底层横浇道设置在所述圆形微 单元。
[0027] 第一直浇道和第二直浇道为圆柱形；冒口为梯形，且冒口上端宽度大于下端宽度。 本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0028] 本实用新型所述的大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统，其包括平面砂箱，具 有圆形砂箱支架，支架包括环形嵌套的第一圆环，以及与第一圆环同心且位于所述第一圆 环内部的第二圆环;在第一圆环和第二圆环之间设置有多个均匀分布的、用于连接两个圆 环的径向连接件;所述平面砂箱由若干个等分的平面分砂箱组成；外圆砂箱，为圆环形支 架，所述外圆砂箱的内径等于平面砂箱第一圆环的内径;第一内圆砂箱，为圆环形支架;设 置在所述平面砂箱的第二圆环内且与第二圆环同心设置;第二内圆砂箱，为圆环形支架，所 述第二内圆砂箱的内径大于第一内圆砂箱的内径，第一内圆砂箱与第二内圆砂箱同心嵌 套;所述第二内圆砂箱与平面砂箱的第二圆环内径相等。
[0029] 该结构通过独特的平面砂箱、外圆砂箱、内圆砂箱的组合设计，解决了现有技术中 需要设置上下砂箱的技术难点，从而可以利用一套砂箱解决大型航天器的铸造问题，大幅 节约了占地面积，降低了生产难度。
[0030] 本实用新型所述的大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统还设置有嵌套于上述 砂箱系统内的组合式砂芯，该组合式砂芯包括三层砂芯结构，分别为基底砂芯、内砂芯和表 层砂芯;且内砂芯设置在基底砂芯的表层上，和基底砂芯接触设置;表层砂芯设置在内砂芯 的表层上，和内砂芯接触设置;基底砂芯、内砂芯和表层砂芯均呈圆环状且形状、大小相同。 表层砂芯由若干个扇形结构表层分砂芯拼接组成，在每个扇形表层分砂芯上开设有多个贯 通孔，在多个贯通孔中至少有一个为第一直浇道，至少有两个贯通孔为冒口；内砂芯在与表 层砂芯直浇道对应的位置开设有与第一直浇道连通的第二直浇道；内砂芯由若干个内分砂 芯拼接组成，并形成纵截面为"工"字形的铸件型腔，所述铸件型腔和冒口连通，与所述铸件 型腔连通在靠近所述第二直浇道开设有内浇道，与内浇道进一步连通且进一步靠近第二直 浇道开设有横浇道；内分砂芯经拼接后，形成环形"工"字形的铸件型腔、环形内浇道、环形 横浇道。基底砂芯同样由若干基底分砂芯拼接组成。
[0031] 该组合式砂芯首次采用了分离组合式砂芯结构，即基底砂芯、内砂芯和表层砂芯 均为拼接模块化的砂芯结构，一方面保证了浇铸液可以通过表层砂芯、内砂芯的结构设计 形成流通、独特的浇铸通道结构，保证了浇铸液的顺利流通、浇铸，同时也省去了现有技术 中采用整体的上下砂箱以及对应的上下砂芯结构所带来的占地面积大、技术难度大、耗时 多、生产效率低下的问题。而且在非制造状态时，组合式砂芯也可以叠加存放，大大节省了 占地面积。
【附图说明】
[0032] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施 例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0033]图1为平面砂箱结构示意图；
[0034] 图2为外圆砂箱结构不意图；
[0035] 图3为第一内圆砂箱和第二内圆砂箱结构示意图；
[0036]图4为表层砂芯结构示意图；
[0037 ]图5为内砂芯结构不意图；
[0038]图6为基底砂芯结构不意图；
[0039]图7为组合砂芯组合状态纵向剖视图。
[0040]图中附图标记表示为：1-平面砂箱，2-外圆砂箱，3-第一内圆砂箱，4-第二内圆砂 箱，5-第一圆环，6-第二圆环，7-连接件，8-平面分砂箱，9-第三圆环，11-表层砂芯，12-内砂 芯，13-基底砂芯，14-表层分砂芯，15-第一直浇道，16-冒口，17-第二直浇道，18-内分砂芯， 19-铸件型，110-内浇道，111-横浇道，112-底层横浇道，113-基底分砂芯，114-表层分砂芯 微单元，115-内分砂芯微单元，116-圆形微单元，117-外围单元，118-饶口祸。
【具体实施方式】
[0041] 本实用新型所述的大型航天器铸镁结构件制造用砂箱系统，其包括位于底部的平 面砂箱1、外圆砂箱2、第一内圆砂箱3和第二内圆砂箱4。
[0042] 平面砂箱1，见图1所示，具有圆形砂箱支架，支架包括环形嵌套的第一圆环5,以及 与第一圆环5同心且位于所述第一圆环5内部的第二圆环6;在第一圆环5和第二圆环6之间 设置有多个均匀分布的、用于连接两个圆环的径向连接件7;作为优选的实施方式，优选平 面砂箱1由若干个等分的平面分砂箱8组成，最优选由8个等分的平面分砂箱8组成；
[0043] 外圆砂箱2,见图2所示，为圆环形支架，外圆砂箱2的内径等于平面砂箱1第一圆环 5的内径；
[0044] 第一内圆砂箱3,见图3所示，为圆环形支架;设置在所述平面砂箱1的第二圆环6内 且与第二圆环6同心设置；
[0045] 第二内圆砂箱4,同样见图3所示，为圆环形支架，第二内圆砂箱4的内径大于第一 内圆砂箱3的内径，第一内圆砂箱3与第二内圆砂