一種安裝外環(huán)厚板成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過鍛造方式對航空發(fā)動機的安裝外環(huán)進行成型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件通常采用難變形的高溫合金(例如GH3536)制成，圖1為一種航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1所示，所述安裝外環(huán)零件1為一個薄壁圓臺結(jié)構(gòu)，其最大外徑為dl，最小內(nèi)徑為d2，其側(cè)壁11包含多個型面。
[0003]在鍛造用于生產(chǎn)所述安裝外環(huán)零件1的環(huán)形坯件時，常用加工方法包括:
[0004]1、采用自由鍛馬架擴孔或輾環(huán)的方法將棒料鍛造為柱狀環(huán)形坯件，圖2為柱狀環(huán)形坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖2所示，這種柱狀環(huán)形坯件2雖然容易鍛造成型，但由于其壁厚wl (通常會在50_左右)需要大于(所述安裝外環(huán)零件的最大外徑為dl-最小內(nèi)徑為d2)/2，因此后繼機加工余量大，材料浪費極大。
[0005]2、采用模鍛一次成型的方法將棒料鍛造為與所述安裝外環(huán)零件具有相同的側(cè)壁與軸線夾角的圓臺環(huán)形坯件，圖3為模鍛制成的圓臺環(huán)形坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖3所示，雖然模鍛成型的圓臺環(huán)形坯件3 (其壁厚w2通常會在15-20_左右)后繼機加的余量較小，但由于所述安裝外環(huán)零件所使用的材料為難變形的高溫合金，因此在模鍛過程中，鍛件各部位金屬量難以均勻控制，也就容易使多余金屬外排造成毛邊較大，且對設(shè)備噸位能力要求極高(需要萬噸級別)。
[0006]由于上述現(xiàn)有生產(chǎn)方法均存在一定缺陷，因此，如何在沒有大噸位設(shè)備的情況下，盡可能提升材料利用率，降低成本，就成為安裝外環(huán)零件生產(chǎn)中需要解決的問題，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種安裝外環(huán)厚板成型方法，以減少或避免前面所提到的問題。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種安裝外環(huán)厚板成型方法，其用于制備航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件的環(huán)形厚壁坯件，所述安裝外環(huán)零件為一個薄壁圓臺結(jié)構(gòu)，所述安裝外環(huán)零件的第一側(cè)壁包含多個型面，其特征在于，其包括如下步驟:
[0009]步驟A，定義一個環(huán)形圓臺，所述環(huán)形圓臺的第二側(cè)壁的內(nèi)外邊線分別與所述第一側(cè)壁的相互垂直距離最大的內(nèi)外平行邊線重疊，所述第一側(cè)壁的理論上的第一中分面與所述第二側(cè)壁的第二中分面重合，在計算機上根據(jù)所述安裝外環(huán)零件的數(shù)據(jù)獲取所述環(huán)形圓臺的數(shù)據(jù)，
[0010]步驟B，在計算機上以所述環(huán)形圓臺為基礎(chǔ)構(gòu)建所述環(huán)形厚壁坯件，所述環(huán)形厚壁坯件為圓臺結(jié)構(gòu)，包括固定連接的等厚的第三側(cè)壁和底板，將所述第二側(cè)壁的內(nèi)外表面分別向垂直并遠離于所述第二中分面的方向等距移動3-5mm，獲得所述環(huán)形厚壁坯件的第三側(cè)壁的內(nèi)外表面位置數(shù)據(jù)及厚度w3數(shù)據(jù)，所述第三側(cè)壁的第三中分面與所述第二中分面重合，將所述第二側(cè)壁的頂邊向上移動8-15mm獲得所述第三側(cè)壁的頂端位置，將所述第二側(cè)壁的底邊向下移動2-5mm獲得所述底板的第四中分面的位置，從而獲得所述底板的位置數(shù)據(jù)；
[0011 ] 步驟C，根據(jù)步驟B所獲得的所述環(huán)形厚壁坯件的尺寸數(shù)據(jù)，計算所述環(huán)形厚壁坯件的體積，然后選擇體積大于等于所述環(huán)形厚壁坯件的體積的原料棒材，加熱后利用自由鍛錘或油壓機將所述原料棒材鐓粗為圓板，
[0012]所述圓板厚度=所述第三側(cè)壁的厚度w3+(2?3mm)，
[0013]所述圓板直徑=所述環(huán)形厚壁坯件截面的所述第二中分面截面線長度+所述第四中分面的截面線長度；
[0014]步驟D，提供一個靜壓模具，所述靜壓模具包括一個凸模和一個凹模，所述凸模尺寸與所述環(huán)形厚壁坯件的內(nèi)腔尺寸相同，所述凹模的尺寸與所述環(huán)形厚壁坯件的外形尺寸相同，所述凹模底部設(shè)置有一個頂盤，將經(jīng)由步驟C獲得的所述圓板加熱后放在所述凹模上，利用壓力機經(jīng)由所述凸模擠壓所述圓板，在所述凹模內(nèi)成型所述環(huán)形厚壁坯件。
[0015]優(yōu)選地，在步驟C中，在將原料棒材鐓粗為圓板的過程中，對所述原料棒材進行沖孔，在所述圓板上形成中心通孔，所述中心通孔直徑d3為所述安裝外環(huán)零件的最小內(nèi)徑d2的 1/3 ?3/4。
[0016]優(yōu)選地，步驟B中，所述第三側(cè)壁和所述底板之間設(shè)置有外圓弧倒角和內(nèi)圓弧倒角，所述外圓弧倒角的半徑rl為8-12mm，所述內(nèi)圓弧倒角的半徑r2為5_8mm0
[0017]優(yōu)選地，在步驟C中，所述自由鍛錘為2T自由鍛錘。
[0018]優(yōu)選地，在步驟D中，所述壓力機為630T壓力機。
[0019]優(yōu)選地，在步驟C中，所述原料棒材的直徑大于所述安裝外環(huán)零件的最大外徑dl的 1/2。
[0020]優(yōu)選地，在步驟D中，所述壓力機按照45-55mm/s的速率向下擠壓所述圓板。
[0021]優(yōu)選地，所述原料棒材為耐高溫合金GH3536，所述壓力機按照50mm/s的速率向下擠壓所述圓板。
[0022]優(yōu)選地，在步驟C中，將所述原料棒材鐓粗為圓板時，所述原料棒材旁設(shè)置有厚度等于所述圓板厚度的等尚鐵。
[0023]本發(fā)明所提供的一種安裝外環(huán)厚板成型方法，實現(xiàn)了小噸位設(shè)備成型較大模鍛件，而且大大提高了原材料的利用率，同時可大大提高機加工效率。
【附圖說明】
[0024]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0025]圖1為一種航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為柱狀環(huán)形坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為模鍛制成的圓臺環(huán)形坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種安裝外環(huán)厚板成型方法的環(huán)形厚壁坯件的設(shè)計原理剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為圖4的環(huán)形厚壁坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為制備圖5的環(huán)形厚壁坯件的靜壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。
[0032]圖1為一種航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件的部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的一種安裝外環(huán)厚板成型方法的環(huán)形厚壁坯件的設(shè)計原理剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的環(huán)形厚壁坯件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為制備圖5的環(huán)形厚壁坯件的靜壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖4中虛線部分表示圖1所示的安裝外環(huán)零件，為了便于理解，圖4省略了剖面線。參見圖1、4_6所示，本發(fā)明提供了一種安裝外環(huán)厚板成型方法，其用于制備航空發(fā)動機的安裝外環(huán)零件1的環(huán)形厚壁坯件4，所述安裝外環(huán)零件1為一個薄壁圓臺結(jié)構(gòu)，所述安裝外環(huán)零件1的第一側(cè)壁11包含多個型面，其特征在于，其包括如下步驟:
[0033]步驟A，定義一個環(huán)形圓臺100，所述環(huán)形圓臺100的第二側(cè)壁101的內(nèi)外邊線分別與所述第一側(cè)壁11的相互垂直距離最大的內(nèi)外平行邊線重疊，所述第一側(cè)壁11的理論上的第一中分面10與所述第二側(cè)壁101的第二中分面110重合，在計算機上根據(jù)所述安裝外環(huán)零件1的數(shù)據(jù)獲取所述環(huán)形圓臺100的數(shù)據(jù)，
[0034]為了更好的定義描述所述安裝外環(huán)零件1的結(jié)構(gòu)特征，可如圖1中虛線所示，定義一個環(huán)形圓臺100，所述環(huán)形圓臺100的側(cè)壁的內(nèi)外邊線分別與所述安裝外環(huán)零件1的側(cè)壁的相互垂直距離最大的內(nèi)外平行邊線重疊，也就是說所述安裝外環(huán)零件1的所述第一側(cè)壁11的型面均在所述環(huán)形圓臺100的所述第二側(cè)壁101的范圍內(nèi)，因此所述第一側(cè)壁11的理論中分面與所述第二側(cè)壁101的中分面重合。由于所述安裝外環(huán)零件1的生產(chǎn)過程需要先鍛造出環(huán)形坯件，然后再對環(huán)形坯件進行機械加工來成型所述安裝外環(huán)零件1，因此，環(huán)形坯件的尺寸越接近所述圓臺100的尺寸，則后繼機械加工所需要去除的加工余量越小。
[0035]步驟B，在計算機上以所述環(huán)形圓臺100為基礎(chǔ)構(gòu)建所述環(huán)形厚壁坯件4，所述環(huán)形厚壁坯件4為圓臺結(jié)構(gòu)，包括固定連接的等厚的第三側(cè)壁41和底板42，將所述第二側(cè)壁101的內(nèi)外表面分別向垂直并遠離于所述第二中分面110的方向等距移動3-5mm，獲得所述環(huán)形厚壁坯件4的第三側(cè)壁41的內(nèi)外表面位置數(shù)據(jù)及厚度w3數(shù)據(jù)，所述第三側(cè)壁41的第三中分面410與所述第二中分面110重合，將所述第二側(cè)壁101的頂邊向上移動8-15mm獲得所述第三側(cè)壁41的頂端位置，將所述第二側(cè)壁101的底邊向下移動2-5mm獲得所述底板42的第四中分面420的位置，從而獲得所述底板42的位置數(shù)據(jù)；
[0036]步驟C，根據(jù)步驟B所獲得的所述環(huán)形厚壁坯件4的尺寸數(shù)據(jù)，計算所述環(huán)形厚壁坯件4的體積，然后選擇體積大于等于所述環(huán)形厚壁坯件4的體積的原料棒材，加熱后利用自由鍛錘或油壓機將所述原料棒材鐓粗為圓板(圖中未示出)，
[0037]所述圓板厚度=所述第三側(cè)壁41的厚度w3+(2?3mm)，
[0038]所述圓板直徑=所述環(huán)形厚壁坯件4截面的所述第二中分面110截面線長度+所述第四中分面420的截面線長度；
[0039]步驟D，提供一個靜壓模具5，所述靜壓模具5包括一個凸模51和一個凹模52，所述凸模51尺寸與所述環(huán)形厚壁坯件4的內(nèi)腔尺寸相同，所述凹模52的尺寸與所述環(huán)形厚壁坯件4的外形尺寸相同，所述凹模52底部設(shè)置有一個頂盤53，將經(jīng)由步驟C獲得的所述圓板加熱后放在所述凹模52上，利用壓力機經(jīng)由所述凸模51擠壓所述圓板，在所述凹模52內(nèi)成型所述環(huán)形厚壁坯件4。
[0040]本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同在于，對于將難變形的高溫合金鍛造為用于機加制造所述安裝外