一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜的制作方法

1.本发明属于计算机工程应用领域，特别涉及一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜。


背景技术：

2.在高温度、高湿度、强振动的恶劣环境中，风冷加固机柜作为显示类、操控类、ups等电子设备的安装载体，在为电子设备提供稳定可靠的工作环境的同时，兼具保护设备不受冲击、颠震等外力破坏以及对其上设备进行统一散热的功能，已经在诸多领域广泛应用。但是，一方面随着元器件向小型化、集成化、高性能化发展，风冷加固机柜需提供更大的风量以满足其上设备的散热需求；而另一方面，用户对安装设备隐蔽性、对舒适良好的工作环境的的需求愈发强烈，风冷加固机柜需降低其噪声以满足用户对低噪声环境的需求。
3.传统的风冷加固机柜虽然抗恶劣环境的性能和可靠性满足用户使用要求，且具有一定的隔声效果，但是缺点明显：(1)机柜上安装的风冷电子设备产生的空气动力性噪声会与机柜风扇产生的噪声叠加，使机柜后部噪声增大；(2)当机柜正面存在间隙时，电子设备产生的噪声声波在撞击机柜后板后反射，通过电子设备间的空隙及设备的散热风路传播至操作人员所处环境，增大了环境噪声。


技术实现要素：

4.本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种具有吸声降噪性能，适用于强迫风冷工作环境的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜。
5.本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
6.一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：包括柜体和后板，所述后板与柜体的后侧固定连接；所述柜体为砂型铸造一体成型结构，在柜体的内壁上位于左侧中后部和右侧中后部的位置密布有多孔圆锥状吸声凹坑结构；所述后板为加压渗流铸造一体成型结构，包括外平板层和内吸声结构层，所述内吸声结构层为发泡蜂窝状吸声结构；所述柜体的左、右侧中后部的多孔圆锥状吸声凹坑与后板内侧的发泡蜂窝状吸声结构在机柜内的中后部围成三面环绕的吸声作用区。
7.进一步的：所述多孔圆锥状吸声凹坑结构为顶部孔径2mm、孔高度10mm、孔间距2.8mm、孔拔模角度5
°
的局部孔隙率为60％的多孔圆锥状吸声凹坑结构。
8.更进一步的：所述柜体采用如下方式成型：
9.步骤1、首先根据加固机柜外形尺寸制备制造砂型用柜体型芯熔模，材质为石蜡，依据机柜的使用工况对熔模进行分型，由蜡型上型芯和蜡型下型芯组成；蜡型上型芯为柜体前部，主要功能为机柜上插箱和零/附件的装配区；蜡型下型芯为柜体后部，主要功能为机柜内部线缆走线区；
10.步骤2、对熔模进行修整后，通过失蜡铸造方法，使用熔模制备初制砂型模具，包括上型芯砂型和下型芯砂芯；硬化后对下型芯砂型采用铣加工方式对内砂型两侧进行除料；
11.步骤3、将预制的两陶瓷模具分别置于下型芯砂型的两侧除料部位，并与下型芯砂型通过铸工胶胶粘或使用螺钉紧固后，与上型芯砂型合模，形成柜体的铸造模具；其中陶瓷模具选用耐高温的陶瓷作为基材，采用3d打印成型技术制备，成型后的模具由平板和密布于平板内侧的锥形凸起组成，其中平板作为支撑固定使用，长宽尺寸与修型后下型芯砂型中除料尺寸相同，厚度小于除料的厚度；锥形凸起底部直径2mm，高度10mm，间距2.8mm，拔模角度5
°
。
12.步骤3、经浇注、脱壳、清砂并移除陶瓷模具后，可得到所需柜体铸件。
13.进一步的：所述发泡蜂窝状吸声结构为孔隙率为60-70％、孔径1.6-2mm、厚度20mm内部联通的发泡蜂窝状吸声结构。
14.更进一步的：所述后板采用如下成型方式为：
15.后板成型采用的铸造模具包括加压压头和铸型，加压压头与铸型的内腔上下对正，铸型的内腔用于加入金属液，在铸型的底部设置有内凹腔，并在内凹腔的下方设置有溢流孔，内凹腔用于填充预制粒子多孔体的粒子；
16.包括如下成型步骤：
17.步骤1、用堵头堵住溢流孔后将粒子倒入铸型的底部内凹腔内，进行加热并使用加压压头压实，预制粒子多孔体的厚度为20mm；
18.步骤2、移除溢流孔堵头后，在铸型的内腔中注入金属液，使用加压压头对液体施压并保压，使金属液充分流入预制粒子多孔体中，冷却后去除铸型得到铸件预制体；
19.步骤3、将铸件预制体放置于超声波水浴中，融化并去除nacl粒子，得到后板铸件。
20.更近一步的：所述预制粒子多孔体的粒子使用nacl，选取直径1.6-2mm的粒子。
21.本发明具有的优点和积极效果：
22.1、本发明加固机柜由后部左右侧具有多圆锥凹坑的柜体和具有多孔发泡状联通孔隙结构的后板组成三面环绕的吸声环境，局部平均孔隙率约60-70％，经试验检测本加固机构的吸声系数接近0.5，可对内部插箱产生的噪声声波以及噪声声波撞击柜体内部壁面产生的反射声波进行有效吸声，一方面降低内部声源产生的声波在机柜内部反射后通过机柜与插箱间的缝隙传递至环境的声压级，一方面降低内部声源产生的声波向后方传播时与机柜风扇产生的声波叠加后的声压级，综合作用下降低机柜前方与后方的噪声，应用本发明装满插箱的加固机柜噪声可降低3db以上。
23.2、本发明铸造柜体依据功能进行分型，上型芯为插箱装配区，成型后主要用于装配机柜内部插箱、导轨及附件；下型芯为吸声区，内侧壁具备孔隙率60％的吸声结构，主要对机柜内部反射声波进行吸声。根据不同插箱尺寸和配置，可对分型位置进行调整，以满足不同加固机柜的设计要求；
24.3、本发明基于失蜡制造成型的柜体模具、3d打印多圆锥凸起的陶瓷模具、基于加压渗流铸造的模具，可以多次重复使用；本发明可采用不同牌号的铸铝材料，降低加工成本的同时更具广泛适用性。
25.4、本发明可应用于多种尺寸加固机柜的设计和加工，根据使用需求设计成标准19英寸、21英寸或非标准尺寸，兼顾不同工况、不同使用环境中对低噪型加固机柜的设计需求。
附图说明
26.图1是本发明局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜的工作示意图；
27.图2是本发明制备柜体铸件采用的蜡型上型芯和蜡型下型芯的结构图；
28.图3是本发明制备柜体铸件采用的上型芯砂型和下型芯砂芯的结构图；
29.图4是本发明制备柜体铸件采用的上型芯砂型、下型芯砂芯和陶瓷模具的结构图；
30.图5是本发明制备后板铸件的铸造示意图；
31.图6是本发明后板铸件的结构图。
具体实施方式
32.以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
33.一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，请参见图1-6，主要由柜体1和后板2组成。对柜体铸件模型进行分型并制作石蜡模型，通过失蜡铸造方法制作砂型模具。对柜体后部砂型模具进行局部除料，结合多圆锥凸起、孔隙率为40％的3d打印成型的多孔陶瓷，完成最终砂型模具的制备。通过砂型铸造方法，可制备顶部孔径2mm、高度10mm、间距2.8mm、拔模角度5
°
的局部孔隙率约60％的多孔圆锥状吸声凹坑结构1.1的柜体铸件。后板铸件采用加压渗流铸造方法，通过使用预制粒子多孔体，铸造成型单侧孔隙率约60-70％、孔径1.6-2mm、厚度20mm内部联通的发泡蜂窝状吸声结构2.1。经设计的低噪加固机柜，多孔圆锥状吸声凹坑和发泡状联通孔隙结构分别位于机柜左右侧中后部及机柜背部，平均孔隙率约60-70％，在该孔隙率下，经试验检测，吸声系数接近0.5，装满插箱的加固机柜噪声可降低3db以上，适用于装配高功耗设备、高温且对噪声指标要求比较高的环境。
34.1、柜体的成型过程为：
35.1)本方法首先根据加固机柜外形尺寸制备制造砂型用柜体型芯熔模，材质为石蜡，依据机柜的使用工况对熔模进行分型，分型示意图如图2，由蜡型上型芯4和蜡型下型芯5组成。蜡型上型芯为柜体前部，主要功能为机柜上插箱和零/附件的装配区；蜡型下型芯为柜体后部，主要功能为机柜内部线缆走线区。根据不同插箱尺寸和配置，可对分型位置进行调整，以满足不同加固机柜的设计要求。
36.2)对熔模进行修整后，通过失蜡铸造方法，使用熔模制备初制砂型模具。具体的，在熔模上重复挂浆耐火涂料和撒耐火砂，置于木制箱体中硬化干燥，使用蒸汽脱蜡方法去除蜡质型芯后焙烧砂型。依据柜体分型制备出的初制砂型模具如图3所示，分别为：上型芯砂型6和下型芯砂芯7。硬化后对下型芯砂型进行加工，采用铣加工方式对内砂型两侧进行除料(图4中黑色区域)，除料厚度25mm。
37.3)柜体的铸造模具如图4所示，由修型后下型芯砂型、上型芯砂型和陶瓷模具8组成。陶瓷模具选用耐高温的陶瓷作为基材，采用3d打印成型技术制备，成型后的模具由平板8.1和锥形凸起8.2组成，其中平板作为支撑固定使用，长宽尺寸与修型后下型芯砂型中除料尺寸相同，厚度为20mm；锥形凸起底部直径2mm，高度10mm，间距2.8mm，拔模角度5
°
。
38.针对该尺寸的模具，常规铣加工技术加工陶瓷材料难度大且加工该成型尺寸难以实现，铸造方法可铸造该形状但精度低，凸起表面粗糙且难以修整，将导致后期脱模困难。而3d打印技术，一方面可更方便形成该种小尺寸结构，一方面成型精度更高，无需后期对圆
锥凸起进行修整即可实现较光滑的圆锥表面，更利于后期脱模。修型后下型芯砂型和陶瓷模具使用铸工胶胶粘或使用螺钉紧固后，与上型芯砂型合模，形成柜体的铸造模具。经浇注、脱壳、清砂并移除陶瓷模具后，可得到所需柜体铸件。由于陶瓷模具的的存在，铸造后的柜体后部将形成密集圆锥形凹坑，该局部孔隙率接近60％，声波入射后在圆锥内部反复反射消耗能量以达到降低噪声的目的。
39.2、后板的成型方式为：
40.后板采用加压渗流铸造，铸造方式如图5所示，铸造模具由加压压头9、铸型10构成，在铸型的底部设置有内凹腔，并在内凹腔的下方设置有溢流孔10.1，内凹腔用于填充预制粒子多孔体12的粒子。预制粒子多孔体的粒子使用nacl，对其尺寸进行筛选，选取直径1.6-2mm的粒子，堵住溢流孔后将粒子倒入铸型后加热并使用加压压头压实，预制粒子多孔体的厚度为20mm。移除溢流孔堵头后，在铸型中注入zl104金属液，使用加压压头对液体施压并保压，使金属液11充分流入预制粒子多孔体中。冷却后去除铸型得到铸件预制体，将预制体放置于超声波水浴中，融化并去除nacl粒子，得到后板铸件。后板铸件如图6所示，主要由吸声结构层和平板结构层组成。由于图5预制粒子多孔体的存在，吸声结构层为厚度20mm、孔径1.6-2mm、孔隙率为65-70％的内部联通的发泡蜂窝状结构，平板结构层主要功能为固定与支撑。
41.3、柜体与后板的组装
42.对铸造的柜体铸件和后板铸件进行修型和铣加工，达到所需尺寸和粗糙度，并经镀覆和涂覆，形成最终零件。机柜工作的示意图如图1所示，后板安装于柜体背部后，柜体吸声结构和后板吸声结构在机柜内左后方、背部和右后方形成三面环绕的吸声环境，经试验检测吸声系数接近0.5。当3声源在机柜内部产生声波时，声波向后部空间传播，传入左右侧圆锥形吸声结构和后部多孔吸声结构，声波在吸声结构内不断反射，声能不断被消耗，从而达到吸声降噪的目的。
43.通过上述方法制备的加固机柜，可对内部插箱产生的噪声和柜体反射声波进行吸声，避免机柜内部噪声通过机柜与插箱间的缝隙传递至环境，装满插箱的加固机柜噪声可降低3db以上，适用于装配高功耗设备、高温且对噪声指标要求比较敏感的环境。
44.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

技术特征：
1.一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：包括柜体和后板，所述后板与柜体的后侧固定连接；所述柜体为砂型铸造一体成型结构，在柜体的内壁上位于左侧中后部和右侧中后部的位置密布有多孔圆锥状吸声凹坑结构；所述后板为加压渗流铸造一体成型结构，包括外平板层和内吸声结构层，所述内吸声结构层为发泡蜂窝状吸声结构；所述柜体的左、右侧中后部的多孔圆锥状吸声凹坑与后板内侧的发泡蜂窝状吸声结构在机柜内的中后部围成三面环绕的吸声作用区。2.根据权利要求1所述的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：所述多孔圆锥状吸声凹坑结构为顶部孔径2mm、孔高度10mm、孔间距2.8mm、孔拔模角度5
°
的局部孔隙率为60％的多孔圆锥状吸声凹坑结构。3.根据权利要求2所述的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：所述柜体采用如下方式成型：步骤1、首先根据加固机柜外形尺寸制备制造砂型用柜体型芯熔模，材质为石蜡，依据机柜的使用工况对熔模进行分型，由蜡型上型芯和蜡型下型芯组成；蜡型上型芯为柜体前部，主要功能为机柜上插箱和零/附件的装配区；蜡型下型芯为柜体后部，主要功能为机柜内部线缆走线区；步骤2、对熔模进行修整后，通过失蜡铸造方法，使用熔模制备初制砂型模具，包括上型芯砂型和下型芯砂芯；硬化后对下型芯砂型采用铣加工方式对内砂型两侧进行除料；步骤3、将预制的两陶瓷模具分别置于下型芯砂型的两侧除料部位，并与下型芯砂型通过铸工胶胶粘或使用螺钉紧固后，与上型芯砂型合模，形成柜体的铸造模具；其中陶瓷模具选用耐高温的陶瓷作为基材，采用3d打印成型技术制备，成型后的模具由平板和密布于平板内侧的锥形凸起组成，其中平板作为支撑固定使用，长宽尺寸与修型后下型芯砂型中除料尺寸相同，厚度小于除料的厚度；锥形凸起底部直径2mm，高度10mm，间距2.8mm，拔模角度5
°
。4.根据权利要求1所述的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：所述发泡蜂窝状吸声结构为孔隙率为60-70％、孔径1.6-2mm、厚度20mm内部联通的发泡蜂窝状吸声结构。5.根据权利要求1所述的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：所述后板采用如下成型方式为：后板成型采用的铸造模具包括加压压头和铸型，加压压头与铸型的内腔上下对正，铸型的内腔用于加入金属液，在铸型的底部设置有内凹腔，并在内凹腔的下方设置有溢流孔，内凹腔用于填充预制粒子多孔体的粒子；包括如下成型步骤：步骤1、用堵头堵住溢流孔后将粒子倒入铸型的底部内凹腔内，进行加热并使用加压压头压实，预制粒子多孔体的厚度为20mm；步骤2、移除溢流孔堵头后，在铸型的内腔中注入金属液，使用加压压头对液体施压并保压，使金属液充分流入预制粒子多孔体中，冷却后去除铸型得到铸件预制体；步骤3、将铸件预制体放置于超声波水浴中，融化并去除nacl粒子，得到后板铸件。6.根据权利要求5所述的局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，其特征在于：所述预制粒子多孔体的粒子使用nacl，选取直径1.6-2mm的粒子。

技术总结
本发明涉及一种局部多孔蜂窝状构造低噪加固机柜，包括柜体和后板，所述后板与柜体的后侧固定连接；所述柜体为砂型铸造一体成型结构，在柜体的内壁上位于左侧中后部和右侧中后部的位置密布有多孔圆锥状吸声凹坑结构；所述后板为加压渗流铸造一体成型结构，包括外平板层和内吸声结构层，所述内吸声结构层为发泡蜂窝状吸声结构；所述柜体的左、右侧中后部的多孔圆锥状吸声凹坑与后板内侧的发泡蜂窝状吸声结构在机柜内的中后部围成三面环绕的吸声作用区。本发明达到了较好的吸声降噪性能，适用于强迫风冷工作环境。用于强迫风冷工作环境。用于强迫风冷工作环境。


技术研发人员：陈立斌 李刚 闫森森 赵瑞营 赵磊 董志伟
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/7/21