一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，屬航空產(chǎn)品塑性成形領(lǐng)域。本發(fā)明改變原有自由鍛制坯方式，將自由鍛胎模成形應(yīng)用于模鍛制坯成形中，通過設(shè)計簡易工裝并精確算料，采用鍛方、拔桿、壓窩、鐓頭、壓肩、卡壓、最終成形等工步，使坯料形狀更接近于鍛件的外形，利于模鍛件的最終成形，使模鍛件的整體流線更加合理，避免了原有采用自由鍛制坯外形不規(guī)則、尺寸偏大、與模鍛成形尺寸不匹配等問題，具有模具制造簡單、成本低、周期短、鍛造火次少、材料利用率高等特點(diǎn)。
【專利說明】一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬航空產(chǎn)品塑性成形領(lǐng)域，具體涉及一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法。

【背景技術(shù)】
[0002]長薄板類復(fù)雜結(jié)構(gòu)件是航空產(chǎn)品零件的一種典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，具有零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各截面尺寸變化大、整體厚度尺寸薄，外形尺寸大且不規(guī)則等特點(diǎn)，毛坯通常采用鑄造成形，但對于一些受力條件要求高的零件，設(shè)計要求模鍛成形。該類結(jié)構(gòu)模鍛件成形困難，特別對預(yù)成形的制坯形狀和質(zhì)量有較高要求，如與最終成形鍛件尺寸不匹配，存在鍛件局部充不滿，各截面轉(zhuǎn)接處容易出現(xiàn)折傷，鍛造火次多，需要設(shè)備噸位大等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明改變原有自由鍛制坯方式，將自由鍛胎模成形應(yīng)用于模鍛制坯成形中，通過設(shè)計簡易工裝并精確算料，采用鍛方、拔桿、壓窩、鐓頭、壓肩、卡壓、最終成形等工步，使坯料形狀更接近于鍛件的外形，利于模鍛件的最終成形，使模鍛件的整體流線更加合理，避免了原有采用自由鍛制坯外形不規(guī)則、尺寸偏大、與模鍛成形尺寸不匹配等問題，具有模具制造簡單、成本低、周期短、鍛造火次少、材料利用率高等特點(diǎn)。
[0004]一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，按照以下步驟進(jìn)行:
[0005](I)精確算料、設(shè)計胎模；準(zhǔn)備鍛件成形所需的胎模、墊塊、壓板及夾鉗等工具；
[0006](2)將胎模及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將加熱到溫的棒料置于平砧面上，沿棒材徑向進(jìn)行壓扁、拔長、整形工序，保證中長方塊尺寸要求；
[0007](3)沿方塊長度方向進(jìn)行尺寸卡壓，將尾端局部進(jìn)行拔長，并用半圓壓板在尾部端面進(jìn)行壓窩，保證形狀及尺寸要求；
[0008](4)用操縱機(jī)夾持胎模置于鍛錘的平砧面上，將中小頭部分插入胎模型腔中起導(dǎo)向定位作用，再鐓粗端頭部分，保證形狀及尺寸要求；上述工序完成后荒坯重新回爐加熱；
[0009](5)將胎模、圓形壓板、寬壓板及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用圓形壓板按圖紙尺寸進(jìn)行壓肩，再用寬壓板展寬并平整平面，使其厚度尺寸至圖紙要求，最后用胎模和寬壓板反復(fù)修整外形，保證尺寸及形狀要求，荒坯重新回爐加熱；
[0010](6)將墊塊及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用短尺寸墊塊卡壓荒坯中部，使中部尺寸滿足圖紙要求；再用成形墊塊修整荒形中部，保證尺寸及形狀要求；
[0011](7)用圓形壓板進(jìn)行壓肩，用窄壓板、寬壓板和成形墊塊展寬及卡壓荒坯中部，使其厚度及寬度尺寸滿足圖紙要求，最后經(jīng)反復(fù)修整外形，保證最終形狀及尺寸要求。
[0012]所述算料為計算鍛件重量，再加上其重量2%的燒損，即為最終鍛件的下料重量。
[0013]所述胎模設(shè)計，即采用預(yù)成形胎膜及成形墊塊相結(jié)合的成形方式，預(yù)成形胎膜工作部分外形采用矩形封閉結(jié)構(gòu)，墊塊設(shè)計成大小不同長度尺寸，以適應(yīng)不同工步尺寸要求，兩個墊塊之間用彈性手柄連接，便于現(xiàn)場實(shí)際操作。
[0014]在算料過程中要精確算料，算料不精確會導(dǎo)致制坯尺寸局部偏大或偏小，各截面尺寸與最終成形尺寸不匹配，模鍛時局部容易產(chǎn)生缺陷，不能滿足鍛件尺寸要求。算料的步驟分為三步:首先，繪制與模鍛成形相匹配的制坯成形圖(見圖1)，按其厚度的不同將整個荒坯分為4個部分，并分別計算出各自的面積S1、S2、S3和S4 ;其次，依據(jù)4個部分不同的厚度(hl、h2、h3、h4)和面積(S1、S2、S3、S4)計算出各自的體積，再乘上該材料的比重，計算出4個部分各自的重量；最后，將4個部分的重量相加，再加上總體重量2%的燒損，即為最終鍛件的下料重量。
[0015]在胎模設(shè)計上，采用預(yù)成形胎膜及成形墊塊相結(jié)合的成形方式，預(yù)成形胎膜(圖
2)工作部分外形采用矩形封閉結(jié)構(gòu)，既保證荒坯大頭斜面角度尺寸要求，又可以起到導(dǎo)向及限位作用；墊塊(圖3)設(shè)計成大小不同長度尺寸，以適應(yīng)不同工步尺寸要求，兩個墊塊之間用彈性手柄連接，便于現(xiàn)場實(shí)際操作。
[0016]此外，還設(shè)計了不同尺寸的圓壓板及窄、寬壓板(圖4)，防止壓肩過程中各截面轉(zhuǎn)接處出現(xiàn)折傷，平面展寬過程中出現(xiàn)端面不平整、易出臺階等問題。在工序安排上，先后采用鍛方、拔桿、壓窩、鐓頭、壓肩、卡壓、成形等一系列成形工步，易于現(xiàn)場操作，保證鍛件最終成形需要，達(dá)到了用簡單的工裝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形要求。
[0017]使用本發(fā)明的該方法制備的長薄板類復(fù)雜結(jié)構(gòu)件具有以下優(yōu)點(diǎn):制坯外形更加規(guī)則，坯料形狀更接近于鍛件的外形，尺寸與模鍛成形尺寸更加匹配，有利于模鍛件的最終成形，模鍛件的整體流線更加合理，所用模具制造簡單、成本低，鍛件生產(chǎn)周期短、鍛造火次少、零件材料利用率高。
[0018]本發(fā)明應(yīng)用于航空產(chǎn)品主推力節(jié)鍛件的制坯生產(chǎn)中，其他類似結(jié)構(gòu)鍛件也可應(yīng)用該技術(shù)。從生產(chǎn)情況看，實(shí)施效果良好，單個鍛件下料重量與原工藝相比節(jié)省約lOKg，降低原材料消耗約40%左右，同時鍛造火次減少2火?3火，鍛件一次交檢合格率提高一倍以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為鍛件制坯最終成形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2鍛件預(yù)成形胎模結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3鍛件預(yù)成形、成形墊塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4壓肩、展寬壓板結(jié)構(gòu)示意圖；1，圓形壓板，2，窄壓板3，寬壓板；
[0023]圖5棒材切料示意圖；
[0024]圖6沿徑向壓扁、拔長后方形荒坯形狀示意圖；
[0025]圖7拔桿、端面壓窩后荒坯形狀示意圖
[0026]圖8鐓粗端頭后荒坯形狀示意圖
[0027]圖9壓肩、展寬后荒坯形狀示意圖
[0028]圖10卡壓、修整中部尺寸后荒坯形狀示意圖
[0029]圖11鍛件最終成形形狀示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，具體操作步驟:
[0032](I)準(zhǔn)備鍛件成形所需的胎模(圖2)、墊塊(圖3)、壓板(圖4)及夾鉗等工具；
[0033](2)將胎模及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將加熱到溫的棒料(圖5)置于平砧面上，沿棒材徑向進(jìn)行壓扁、拔長、整形工序，保證圖6中長方塊尺寸要求；
[0034](3)沿方塊長度方向進(jìn)行尺寸卡壓，將尾端局部進(jìn)行拔長，并用半圓壓板在尾部端面進(jìn)行壓窩，保證圖7形狀及尺寸要求；
[0035](4)用操縱機(jī)夾持胎模(圖2)置于鍛錘的平砧面上，將圖7中小頭部分插入胎模型腔中起導(dǎo)向定位作用，再鐓粗端頭部分，保證圖8形狀及尺寸要求。上述工序完成后荒坯重新回爐加熱；
[0036](5)將胎模、圓形壓板、寬壓板及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用圓形壓板按圖紙尺寸進(jìn)行壓肩，再用寬壓板展寬并平整平面，使其厚度尺寸至圖紙要求，最后用胎模和寬壓板反復(fù)修整外形，保證圖9尺寸及形狀要求，荒坯重新回爐加熱；
[0037](6)將墊塊及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用短尺寸墊塊卡壓荒坯中部，使中部尺寸滿足圖紙要求；再用成形墊塊修整荒形中部，保證圖10尺寸及形狀要求；
[0038](7)用圓形壓板進(jìn)行壓肩，用窄壓板、寬壓板和成形墊塊展寬及卡壓荒坯中部，使其厚度及寬度尺寸滿足圖紙要求，最后經(jīng)反復(fù)修整外形，保證圖11最終形狀及尺寸要求。
[0039]使用該方法制備的長薄板類復(fù)雜結(jié)構(gòu)件具有以下優(yōu)點(diǎn):制坯外形更加規(guī)則，坯料形狀更接近于鍛件的外形，尺寸與模鍛成形尺寸更加匹配，有利于模鍛件的最終成形，模鍛件的整體流線更加合理，所用模具制造簡單、成本低，鍛件生產(chǎn)周期短、鍛造火次少、零件材料利用率高。
【權(quán)利要求】
1.一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行: (1)精確算料、設(shè)計胎模；準(zhǔn)備鍛件成形所需的胎模、墊塊、壓板及夾鉗等工具； (2)將胎模及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將加熱到溫的棒料置于平砧面上，沿棒材徑向進(jìn)行壓扁、拔長、整形工序，保證長方塊尺寸要求； (3)沿方塊長度方向進(jìn)行尺寸卡壓，將尾端局部進(jìn)行拔長，并用半圓壓板在尾部端面進(jìn)行壓窩，保證形狀及尺寸要求； (4)用操縱機(jī)夾持胎模置于鍛錘的平砧面上，將小頭部分插入胎模型腔中起導(dǎo)向定位作用，再鐓粗端頭部分，保證形狀及尺寸要求；上述工序完成后荒坯重新回爐加熱； (5)將胎模、圓形壓板、寬壓板及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用圓形壓板按圖紙尺寸進(jìn)行壓肩，再用寬壓板展寬并平整平面，使其厚度尺寸至圖紙要求，最后用胎模和寬壓板反復(fù)修整外形，保證尺寸及形狀要求，荒坯重新回爐加執(zhí).(6)將墊塊及工具預(yù)熱到200°C?300°C，將重新加熱到溫的荒坯置于平砧面上，用短尺寸墊塊卡壓荒坯中部，使中部尺寸滿足圖紙要求；再用成形墊塊修整荒形中部，保證尺寸及形狀要求； (7)用圓形壓板進(jìn)行壓肩，用窄壓板、寬壓板和成形墊塊展寬及卡壓荒坯中部，使其厚度及寬度尺寸滿足圖紙要求，最后經(jīng)反復(fù)修整外形，保證最終形狀及尺寸要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，其特征在于所述算料為計算鍛件重量，再加上其重量2%的燒損，即為最終鍛件的下料重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長薄板類復(fù)雜模鍛件胎模鍛制坯成形方法，其特征在于所述胎模設(shè)計，即采用預(yù)成形胎膜及成形墊塊相結(jié)合的成形方式，預(yù)成形胎膜工作部分外形采用矩形封閉結(jié)構(gòu)，墊塊設(shè)計成大小不同長度尺寸，以適應(yīng)不同工步尺寸要求，兩個墊塊之間用彈性手柄連接，便于現(xiàn)場實(shí)際操作。
【文檔編號】B21J5/02GK104308057SQ201410608479
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】蔡梅, 臧德昌, 吳香菊, 薛玉麗, 馬栓柱 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司