專利名稱：一種一模成形的組合胎模及其成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自由鍛造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種一模成形的組合胎模及其成形方法，用于航空發(fā)動機產(chǎn)品中各種噴嘴殼體類零件的精鍛預(yù)鍛制坯的制作。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代發(fā)動機用噴嘴殼體類零件是發(fā)動機的重要零件，前期設(shè)計要求該類零件為鑄造成形；但由于鑄件的強度不能滿足高推重比發(fā)動機的整體性能要求，因此設(shè)計更改為采用精密塑性成形技術(shù)生產(chǎn)該類零件，以達到提升其性能指標(biāo)的目的；改用精密塑性成形技術(shù)制造的噴嘴殼體類零件基本上保留了原鑄造設(shè)計結(jié)構(gòu)要求。由于噴嘴殼體類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用常規(guī)的鍛造工藝坯成形工序多，模具數(shù)量多，材料利用率低。在國外，其制造技術(shù)屬于高尖端技術(shù)領(lǐng)域，成形技術(shù)保密程度極高。在國內(nèi)，目前 同類型結(jié)構(gòu)的精密鍛件雖已研制成功，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度高，制造難度非常大，導(dǎo)致精密鍛件的合格率非常低，僅有25%左右；采用普通鍛造成形方式制坯，由于許多關(guān)鍵技術(shù)問題沒有得到解決，導(dǎo)致最終合格率也僅有36%左右。復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)，精密的尺寸要求，II級精密鍛件標(biāo)準(zhǔn)，決定了該類零件精密塑性成形技術(shù)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種一模成形的組合胎模及其成形方法；該成形方法可實現(xiàn)在一組合胎模中完成三種結(jié)構(gòu)同時制坯成形，提高了工作效率和產(chǎn)品合格率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種一模成形的組合胎模，包括具有內(nèi)孔的外套、內(nèi)下墊環(huán)、內(nèi)上墊一環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊一環(huán)組成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊一環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊一環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與第一次成形料坯的外形相對應(yīng)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)組成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊二環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊二環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與預(yù)鍛坯件的外形相對應(yīng)。所述內(nèi)上墊一環(huán)、內(nèi)上墊二環(huán)的外徑尺寸相同，且與外套的內(nèi)孔尺寸相對應(yīng)。為了便于將成形后的預(yù)鍛坯件取出，所述內(nèi)上墊二環(huán)由兩個半環(huán)組成。采用所述的一模成形的組合胎模的成形方法，包括如下步驟步驟一拔長將原材料棒料的兩端拔長至所需尺寸和結(jié)構(gòu)；步驟二 第一次成形將內(nèi)下墊環(huán)放入外套內(nèi)孔的下部，然后將兩端拔長的棒料放入內(nèi)上墊一環(huán)的型腔內(nèi)，再連同內(nèi)上墊一環(huán)一同放入外套內(nèi)孔的上部，進行第一次鍛造成形，形成第一次成形料坯；
步驟三回爐加熱將第一次成形料坯從第一次成形胎模中取出，然后進行回爐加熱；步驟四第二次成形
將加熱后的第一次成形料坯放入外套內(nèi)部的內(nèi)下墊環(huán)的型腔內(nèi)，將內(nèi)上墊二環(huán)套入第一次成形料坯的上端后部放進外套內(nèi)孔的上部，進行第二次鍛造成形，形成預(yù)鍛坯件。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明徹底改變了傳統(tǒng)的一火一模成形工藝，改變了多模具多道工序的成形模式；實現(xiàn)了在一套模具內(nèi)完成三種結(jié)構(gòu)同時制坯成形工藝，容易保證最終精鍛成形的零件的結(jié)構(gòu)和尺寸要求。采用本發(fā)明的組合胎模的成形方法大大提高了原材料的利用率，節(jié)約了單件材料的消耗，提高了最終精鍛件產(chǎn)品的合格率，降低了成本，增加了收益，極大地提高了航空發(fā)動機用結(jié)構(gòu)件精密鍛造技術(shù)水平；并且節(jié)省了大量的后續(xù)機械加工工作量，達到精鍛件的最終成形要求，提高了精鍛模具的使用壽命。


圖I為本發(fā)明第一次成形的胎模的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第二次成形的胎模的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的俯視圖；圖4為預(yù)鍛坯件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的右視圖；圖6為拔長后棒料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I—外套，2—內(nèi)下墊環(huán)，3—內(nèi)上墊一環(huán)，4—內(nèi)上墊二環(huán)，5—薄橢圓法蘭，6-象鼻結(jié)構(gòu)，7—帶錐度柱面細桿部，8—第一次成形料坯，9一預(yù)鍛坯件，10—拔長后棒料，11 一外套內(nèi)孔，12—內(nèi)上墊一環(huán)外徑，13—內(nèi)上墊二環(huán)外徑，14 一內(nèi)下墊環(huán)外徑。
具體實施例方式現(xiàn)以噴嘴殼體零件的預(yù)鍛坯件成形為例，對本發(fā)明做進一步的詳細說明噴嘴殼體零件的預(yù)鍛坯件的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，其包括帶錐度柱面細桿部7結(jié)構(gòu)，中部為以73°傾角傾斜的薄橢圓法蘭5結(jié)構(gòu)，上端為象鼻結(jié)構(gòu)6。如圖I 圖3所示，一種一模成形的組合胎模，包括具有內(nèi)孔的外套I、內(nèi)下墊環(huán)
2、內(nèi)上墊一環(huán)3及內(nèi)上墊二環(huán)4 ;所述外套I、內(nèi)下墊環(huán)2及內(nèi)上墊一環(huán)3組成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)2設(shè)置在外套I內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊一環(huán)3設(shè)置在外套I內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊一環(huán)3與內(nèi)下墊環(huán)2共同組成的型腔與第一次成形料坯8的外形相對應(yīng)；所述外套I、內(nèi)下墊環(huán)2及內(nèi)上墊二環(huán)4組成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)2設(shè)置在外套I內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊二環(huán)4設(shè)置在外套I內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊二環(huán)4與內(nèi)下墊環(huán)2共同組成的型腔與預(yù)鍛坯件9的外形相對應(yīng)。所述內(nèi)上墊一環(huán)3、內(nèi)上墊二環(huán)4的外徑尺寸相同，且與外套I的內(nèi)孔尺寸相對應(yīng)，內(nèi)下墊環(huán)2的外徑尺寸與外套I內(nèi)孔尺寸相對應(yīng)。為了便于將成形后的預(yù)鍛坯件9取出，所述內(nèi)上墊二環(huán)4由兩個半環(huán)組成。
采用所述的一模成形的組合胎模的成形方法，包括如下步驟步驟一拔長選擇原材料棒料的直徑，滿足中間局部鐓粗且不失穩(wěn)，將棒料的兩端拔長至所需尺寸和結(jié)構(gòu)，如圖6所示；步驟二 第一次成形將內(nèi)下墊環(huán)2放入外套I內(nèi)孔的下部，然后將兩端拔長的棒料放入內(nèi)上墊一環(huán)3的型腔內(nèi)，再連同內(nèi)上墊一環(huán)3—同放入外套I內(nèi)孔的上部，進行第一次鍛造成形，成形零件的帶錐度柱面細桿部7結(jié)構(gòu)和以73°傾角傾斜的薄橢圓法蘭5結(jié)構(gòu)，形成第一次成形料還8 ；
步驟三回爐加熱將第一次成形料坯8從第一次成形胎模中取出，然后進行回爐加熱，加熱溫度為1160 0C ；步驟四第二次成形將加熱后的第一次成形料坯8放入外套I內(nèi)部的內(nèi)下墊環(huán)2的型腔內(nèi)，將內(nèi)上墊二環(huán)4套入第一次成形料坯8的上端后部放進外套I內(nèi)孔的上部，進行第二次鍛造成形，成形零件的象鼻結(jié)構(gòu)6，形成預(yù)鍛坯件9。
權(quán)利要求
1.一種一模成形的組合胎模，其特征在于包括具有內(nèi)孔的外套、內(nèi)下墊環(huán)、內(nèi)上墊一環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊一環(huán)組成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊一環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊一環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與第一次成形料坯的外形相對應(yīng)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)組成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊二環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊二環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與預(yù)鍛坯件的外形相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一模成形的組合胎模，其特征在于所述內(nèi)上墊一環(huán)、內(nèi)上墊二環(huán)的外徑尺寸相同，且與外套的內(nèi)孔尺寸相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一模成形的組合胎模，其特征在于所述內(nèi)上墊二環(huán)由兩個半環(huán)組成。
4.采用權(quán)利要求I所述的一模成形的組合胎模的成形方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一拔長 將原材料棒料的兩端拔長至所需尺寸和結(jié)構(gòu)； 步驟二 第一次成形 將內(nèi)下墊環(huán)放入外套內(nèi)孔的下部，然后將兩端拔長的棒料放入內(nèi)上墊一環(huán)的型腔內(nèi)，再連同內(nèi)上墊一環(huán)一同放入外套內(nèi)孔的上部，進行第一次鍛造成形，形成第一次成形料坯； 步驟三回爐加熱 將第一次成形料坯從第一次成形胎模中取出，然后進行回爐加熱； 步驟四第二次成形 將加熱后的第一次成形料坯放入外套內(nèi)部的內(nèi)下墊環(huán)的型腔內(nèi)，將內(nèi)上墊二環(huán)套入第一次成形料坯的上端后部放進外套內(nèi)孔的上部，進行第二次鍛造成形，形成預(yù)鍛坯件。
全文摘要
一種一模成形的組合胎模及其成形方法，屬于自由鍛造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的組合胎模包括具有內(nèi)孔的外套、內(nèi)下墊環(huán)、內(nèi)上墊一環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊一環(huán)組成第一次成形的胎模，所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊一環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊一環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與第一次成形料坯的外形相對應(yīng)；所述外套、內(nèi)下墊環(huán)及內(nèi)上墊二環(huán)組成第二次成形的胎模，所述內(nèi)下墊環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的下部，內(nèi)上墊二環(huán)設(shè)置在外套內(nèi)孔的上部，所述內(nèi)上墊二環(huán)與內(nèi)下墊環(huán)共同組成的型腔與預(yù)鍛坯件的外形相對應(yīng)。本發(fā)明的成形方法，包括如下步驟拔長，第一次成形，回爐加熱，第二次成形。
文檔編號B21J5/00GK102941301SQ20121045544
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者李貴全, 陳曉峰, 劉川, 王文豐, 王勝強 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司