專利名稱：一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及葉片模鍛，特別提供了一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
大扭角轉(zhuǎn)子葉片鍛件常在模鍛成形冷卻過程中發(fā)生葉片型面變形的問題，即使采用熱校形也不能挽救，這嚴(yán)重影響鍛件合格率，阻礙葉片大批量生產(chǎn)。且這種葉身型面變形問題，其變形的程度目前尚無準(zhǔn)確的理論數(shù)據(jù)支持，以至于不能在葉片鍛模設(shè)計過程中準(zhǔn)確預(yù)設(shè)計一定的反向變形程度。為此，大扭角轉(zhuǎn)子葉片的研制常采用“模具設(shè)計(先預(yù)設(shè)ー定反向變形程度)一模具制造一現(xiàn)場試驗一模具優(yōu)化一模具重新制造一現(xiàn)場再次驗證”也即“先設(shè)計，后試制”的方法，并且模具優(yōu)化反復(fù)次數(shù)常進(jìn)行多次，模具再次設(shè)計及制造周期很長，從而嚴(yán)重影響葉片的研制進(jìn)度。 人們迫切希望獲得ー種技術(shù)效果優(yōu)良的基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法。本發(fā)明ー種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，其特征在干依次按照下述步驟和內(nèi)容要求進(jìn)行工作第①步在不預(yù)設(shè)反向變形程度的條件下，設(shè)計并制造初始模具；第②步利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并測量葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度；第③步根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對模具進(jìn)行再次試驗；重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗出合格葉片鍛件為止；第④步利用測量設(shè)備對試驗出合格葉片的模具進(jìn)行測量掃描；第⑤步使用第④步測得的數(shù)據(jù)，對初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法中優(yōu)選還滿足下述要求在第①步中設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料及模具材料，并根據(jù)ニ者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)X ;構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計；構(gòu)建熱鍛件三維模型，對鍛件三維模型進(jìn)行熱膨脹系數(shù)X倍的等比例擴(kuò)大；依據(jù)三維熱鍛件與模具模塊進(jìn)行實體“減”操作，從而形成模具型腔；補充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉等其他設(shè)計，并最后完成鍛模理論設(shè)計。所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法中進(jìn)ー步優(yōu)選還滿足下述要求在第①步中設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料為lCrllNi2W2MoV，模具材料為5CrNiMo，根據(jù)二者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)X為I. 011。第①步設(shè)計初始模具，不預(yù)設(shè)反向變形程度，并制造初始模具；具體的設(shè)計方法如下根據(jù)葉片模鍛件材料lCrllNi2W2MoV及模具材料5CrNiMo在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)為1.011 ；構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計；構(gòu)建熱鍛件三維模型，對鍛件三維模型進(jìn)行I. 011倍的等比例擴(kuò)大；將三維熱鍛件與模具模塊進(jìn)行實體“減”操作，從而形成模具型腔；補充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉等其他設(shè)計，并最后完成鍛模理論設(shè)計。 第②步根據(jù)葉片鍛造エ藝，利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并使用葉片鍛件測具及樣板對葉片鍛件葉身型面進(jìn)行測量，分析葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度。第③步根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對模具進(jìn)行再次試驗。重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗出合格葉片鍛件為止。第④步利用三坐標(biāo)測量設(shè)備，對試驗出合格葉片的模具進(jìn)行掃描。第⑤步使用三坐標(biāo)掃描的數(shù)據(jù)，并初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于運用逆向思維，反向研制大扭角轉(zhuǎn)子葉片，并在研制過程中使用三坐標(biāo)測量技木。由于葉身型面變形與模鍛眾多細(xì)節(jié)有關(guān)，如葉身厚度、葉身扭角大小、鍛造打擊力、變形速度、鍛件材料等，每個細(xì)節(jié)對葉身型面變形的影響程度也都無法準(zhǔn)確預(yù)計，并且這些細(xì)節(jié)常關(guān)聯(lián)發(fā)生，共同影響葉片的葉身型面變形，所以，對于某個特定的葉片，不能通過在葉片設(shè)計過程中準(zhǔn)確預(yù)留反向變形程度的方法，解決葉身型面變形問題。本發(fā)明利用逆向思維，不去研究每個細(xì)節(jié)對葉片的葉身變形程度的影響，采用反向研制的方法，即“先試制，后優(yōu)化設(shè)計”。本發(fā)明利用逆向思維，設(shè)計出適合大扭角轉(zhuǎn)子葉片的反向研制方法，從根本上解決了葉片葉身型面變形的問題，同時大幅度縮短了研制周期，又節(jié)約了研制成本。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明圖I為初始模具及熱鍛件葉身型面剖面圖；圖2為優(yōu)化后的模具及熱鍛件葉身型面剖面圖。
具體實施例方式實施例I—種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，其依次按照下述步驟和內(nèi)容要求進(jìn)行工作第①步在不預(yù)設(shè)反向變形程度的條件下，設(shè)計并制造初始模具；設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料及模具材料，并根據(jù)二者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)X；構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計；構(gòu)建熱鍛件三維模型，對鍛件三維模型進(jìn)行熱膨脹系數(shù)X倍的等比例擴(kuò)大；依據(jù)三維熱鍛件與模具模塊進(jìn)行實體“減”操作，從而形成模具型腔；補充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉等其他設(shè)計，并最后完成鍛模理論設(shè)計；當(dāng)設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料為lCrllNi2W2MoV，模具材料為5CrNiMo，根據(jù)二者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)X為1.011。第②步利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并測量葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度；
第③步根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對模具進(jìn)行再次試驗；重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗出合格葉片鍛件為止；第④步利用測量設(shè)備對試驗出合格葉片的模具進(jìn)行測量掃描；第⑤步使用第④步測得的數(shù)據(jù)，對初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。實施例2I)設(shè)計初始模具，如圖I所示(為使圖形表示清晰，鍛件葉身型面剖面線未畫出)。圖中I為熱鍛件葉身型面，2為初始模具剖面，a為模具型腔，b為模具毛邊橋，c為毛邊倉，圖中鍛件為熱狀態(tài)。從圖中可以看出，熱鍛件與鍛模完全貼合，這說明鍛模完全按照理論熱鍛件設(shè)計，未預(yù)設(shè)反向變形程度。2)使用初始模具，按照葉片鍛造エ藝，對葉片進(jìn)行生產(chǎn)試制，并測量葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度。再根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對模具進(jìn)行修理，并對模具再次進(jìn)行試驗，直至試驗出合格葉片鍛件。3)利用三坐標(biāo)測量機(jī)掃描修理好的模具型面。4)利用三坐標(biāo)掃描的數(shù)據(jù)，對初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，如圖
2所示(為使圖形表示清晰，圖中所有剖面線均未畫出)，從圖中可以看出，優(yōu)化的模具模型與鍛件模型并不完全貼合，圖中的數(shù)值a用于表征鍛件的實際反向變形程度。
權(quán)利要求
1.一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，其特征在于依次按照下述步驟和內(nèi)容要求進(jìn)行工作 第①步在不預(yù)設(shè)反向變形程度的條件下，設(shè)計并制造初始模具； 第②步利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并測量葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度； 第③步根據(jù)測量數(shù)據(jù)，對模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對模具進(jìn)行再次試驗；重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗出合格葉片鍛件為止； 第④步利用測量設(shè)備對試驗出合格葉片的模具進(jìn)行測量掃描； 第⑤步使用第④步測得的數(shù)據(jù)，對初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。
2.按照權(quán)利要求I所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，其特征在于所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法中還滿足下述要求 在第①步中設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料及模具材料，并根據(jù)二者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)X ； 構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計； 構(gòu)建熱鍛件三維模型，對鍛件三維模型進(jìn)行熱膨脹系數(shù)X倍的等比例擴(kuò)大； 依據(jù)三維熱鍛件與模具模塊形成模具型腔； 補充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉并最后完成鍛模理論設(shè)計。
3.按照權(quán)利要求2所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，其特征在于所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法中還滿足下述要求 在第①步中設(shè)計并制造初始模具時選定葉片模鍛件材料為lCrllNi2W2MoV，模具材料為5CrNiMo，根據(jù)二者在鍛件成形溫度時的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)X為I. 011。
全文摘要
一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計方法，依次按照下述步驟和內(nèi)容要求進(jìn)行工作①設(shè)計并制造初始模具；②利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制并測量葉片葉身型面冷卻后的實際變形程度；③修理模具，重復(fù)進(jìn)行②、③步驟直至試驗出合格葉片鍛件為止；④對試驗出合格葉片的模具進(jìn)行測量掃描；⑤使用④測得的數(shù)據(jù)對初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型。本發(fā)明利用逆向思維，設(shè)計出適合大扭角轉(zhuǎn)子葉片的反向研制方法，從根本上解決了葉片葉身型面變形的問題，同時大幅度縮短了研制周期，又節(jié)約了研制成本。
文檔編號G06F17/50GK102861850SQ201210279178
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者丁維, 劉君, 鞠秀義, 李洪義, 汪大成 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司