一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具及生产方法与流程

本发明属于蒙皮点阵结构板领域，尤其涉及一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具及生产方法。

背景技术：

1、随着航天技术的创新发展和与民用领域的深度融合，卫星通信、卫星导航、卫星遥感等逐步深度服务于民生领域的各行各业，培育了新的经济增长点。高强度、轻量化一直是卫星结构材料的追求目标。三维点阵结构是一种具有轻质、高比强度、高比刚度以及多功能潜力的新型结构材料。其中，蒙皮点阵结构是卫星结构板的理想材料，由两层薄壁蒙皮和中间规则排列的点阵结构构成。

2、作为卫星的框架结构材料，轻量化、高强度、高散热性已经成为行业内共识的基本要求。一方面，对于卫星的一些特定部件，出于强度和热应力的考虑，仅仅依靠材料本身的自然传热已经无法满足要求，需要外部设置一些主动强化传热方式；另一方面，航天设备如卫星上，均配备了温控系统，这些温控系统中须在卫星上安装额外的换热设备和管道，不但占据空间且重量冗杂，将换热管道内嵌在蒙皮点阵结构板中是个创新且高效的设计，不仅可以实现结构、热控、控制一体化，而且可以帮助卫星高效散热、控制和整体减重。这些嵌入的金属元件可以是热管、热控管、线缆管或液压管，通过换热介质在管道内的循环流动，导热和热对流结合的方式增强换热，以达到设备或结构的要求。

3、利用金属三维打印技术可以快速的制造出蒙皮点阵结构，但无法在内部镶嵌其他元件，如热管、热控管、线缆管或液压管，这无疑降低了蒙皮点阵结构的散热性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具及生产方法。本发明具有生产速度快、能将元件镶嵌到蒙皮点阵结构中、铸造成功率高和铸造精度高的优点。

2、本发明的技术方案：一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具，包括上模、中模和下模，中模内设有与蒙皮点阵结构形状相对应的蜡模，蜡模内设有金属元件，上模的顶部设有延伸至蜡模的上浇冒口，下模的底部设有延伸至蜡模的下浇冒口，蜡模的顶面和蜡模的底面上均嵌设有垫片。

3、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述上模包括上框架，上框架的内侧设有上石膏板，上石膏板上设有上浇冒口。

4、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述中模包括中框架，中框架内设有中石膏板，中石膏板位于蜡模内侧，垫片的内侧端嵌入到中石膏板中。

5、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述垫片的两端均设有倒角，所述垫片的水平截面为十字形、圆形或方形。

6、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述下模包括下框架，下框架的内侧设有下石膏板，下石膏板上设有下浇冒口。

7、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述上浇冒口有多个，多个上浇冒口矩形阵列排布，所述下浇冒口有多个，多个下浇冒口矩形阵列排布。

8、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述蜡模的顶面和蜡模的底面上均嵌设有多个矩形阵列排布的垫片，垫片的外侧端面与蜡模的外侧面齐平。

9、前述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具中，所述垫片与上浇冒口的位置错开排布，垫片与下浇冒口的位置错开排布。

10、一种蒙皮点阵结构的生产方法，包括以下步骤，a、利用增材制造方法生产出蜡模，蜡模的结构与所要得到的蒙皮点阵结构相同，b、在蜡模中加工出与金属元件形状对应的腔体，c、在腔体内放入金属元件，d、采用熔模铸造的方法，在蜡模上包裹耐火材料，形成陶壳，焙烧，使蜡模熔化，陶壳内蜡模原先所在位置形成空腔，e、向陶壳内浇铸金属液体，金属液体在空腔中固化后形成毛坯件，f、去除毛坯件外部的陶壳，并对毛坯件进行整理，得到蒙皮点阵结构的成品。

11、前述的生产方法中，所述耐火材料由石膏或黏土的浇注料固化后形成；所述步骤a中，增材制造方法为sla、mjm、3dp或fdm；所述步骤b中，金属元件为热管、热控管、线缆管或液压管，热管的材料为铜或铝；所述步骤e中，金属液体的材料为轻合金、黑色合金或高温合金。

12、与现有技术相比，本发明具有如下优点：1）、将金属元件内置于蜡模中，通过加热的方式熔化蜡模，在模具中形成空腔，即可向内注入金属液体，通过铸造的方式成型出蒙皮点阵结构，提高蒙皮点阵结构的散热性，生产速度快。2）、通过在蜡模上下侧设置垫片，并使垫片的一端嵌入到中石膏板中，使中石膏板受到上下模的支撑，不易变形，当蜡模熔化后，中石膏板不易变形以及塌陷，确保中石膏板上蜡模熔化形成的空腔结构稳固，提高蒙皮点阵结构的铸造成功率以及铸造精度。3）、通过在垫片上设置倒角，使垫片稳固的镶嵌到蒙皮点阵结构中，不易松落掉落，进一步的提高蒙皮点阵结构的铸造成功率。

13、综上，本发明具有生产速度快、能将元件镶嵌到蒙皮点阵结构中、铸造成功率高和铸造精度高的优点。

技术特征：

1.一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：包括上模（1）、中模（2）和下模（3），中模（2）内设有与蒙皮点阵结构形状相对应的蜡模（4），蜡模（4）内设有金属元件（16），上模（1）的顶部设有延伸至蜡模（4）的上浇冒口（5），下模（3）的底部设有延伸至蜡模（4）的下浇冒口（6），蜡模（4）的顶面和蜡模（4）的底面上均嵌设有垫片（7）。

2.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述上模（1）包括上框架（8），上框架（8）的内侧设有上石膏板（9），上石膏板（9）上设有上浇冒口（5）。

3.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述中模（2）包括中框架（10），中框架（10）内设有中石膏板（11），中石膏板（11）位于蜡模（4）内侧，垫片（7）的内侧端嵌入到中石膏板（11）中。

4.根据权利要求3所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述垫片（7）的两端均设有倒角（12），所述垫片（7）的水平截面为十字形、圆形或方形。

5.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述下模（3）包括下框架（13），下框架（13）的内侧设有下石膏板（14），下石膏板（14）上设有下浇冒口（6）。

6.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述上浇冒口（5）有多个，多个上浇冒口（5）矩形阵列排布，所述下浇冒口（6）有多个，多个下浇冒口（6）矩形阵列排布。

7.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述蜡模（4）的顶面和蜡模（4）的底面上均嵌设有多个矩形阵列排布的垫片（7），垫片（7）的外侧端面与蜡模（4）的外侧面齐平。

8.根据权利要求1所述的蒙皮点阵结构的精密铸造模具，其特征在于：所述垫片（7）与上浇冒口（5）的位置错开排布，垫片（7）与下浇冒口（6）的位置错开排布。

9.一种蒙皮点阵结构的生产方法，其特征在于：包括以下步骤，

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于：所述耐火材料由石膏或黏土的浇注料固化后形成；所述步骤a中，增材制造方法为sla、mjm、3dp或fdm；所述步骤b中，金属元件（16）为热管、热控管、线缆管或液压管，热管的材料为铜或铝；所述步骤e中，金属液体的材料为轻合金、黑色合金或高温合金。

技术总结
本发明公开了一种蒙皮点阵结构的精密铸造模具及生产方法，模具包括上模、中模和下模，中模内设有与蒙皮点阵结构形状相对应的蜡模，蜡模内设有金属元件，上模的顶部设有延伸至蜡模的上浇冒口，下模的底部设有延伸至蜡模的下浇冒口，蜡模的顶面和蜡模的底面上均嵌设有垫片；所述上模包括上框架，上框架的内侧设有上石膏板，上石膏板上设有上浇冒口。本发明具有生产速度快、能将元件镶嵌到蒙皮点阵结构中、铸造成功率高和铸造精度高的优点。

技术研发人员：金天拾,陈航,刘欣,吴俊,刘立川,苗东,陈凯伦
受保护的技术使用者：苏州美迈快速制造技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17