一種空心葉片推彎成形工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空心葉片推彎成形工藝，首先依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面；依據(jù)模具型腔曲面加工模具，模具上形成一兩邊開口的模腔通道；依據(jù)葉片榫頭形狀設(shè)計夾頭；將夾頭和模具固定在熱壓機(jī)上；在模具型腔內(nèi)表面及葉片毛坯表面涂覆高溫潤滑劑；將葉片毛坯安裝在夾頭上；熱壓機(jī)動作，模具關(guān)閉，夾頭帶動葉片向著模具運(yùn)動，將葉片從模腔通道一端推入模具腔中，葉片在模具型腔內(nèi)表面的作用下受迫彎曲，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形；保持一定時間后，模具打開，拆下成形完成的葉片。本發(fā)明能夠?qū)⑵桨蹇招娜~片坯料成形出復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)形態(tài)，使其具備所需的扭轉(zhuǎn)角，成形過程平穩(wěn)便捷，速度可控，各部分變形分布均勻，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】一種空心葉片推彎成形工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空心葉片推彎成形工藝，其用于成形帶有復(fù)雜扭轉(zhuǎn)角的葉片，特別是空心葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]各類航空發(fā)動機(jī)使用的壓氣機(jī)葉片為了滿足其氣動外形的要求，葉片外形常常帶有復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)角。這種扭曲的曲面外形給葉片的加工制造帶來了巨大的困難。特別是對于具有空心減重結(jié)構(gòu)的葉片，其減重部位內(nèi)部中空，外部面板為小厚度薄板。面板僅在局部區(qū)域有加強(qiáng)筋的支撐，大部分處于懸空狀態(tài)。這類葉片在彎扭成形過程中由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一方面扭轉(zhuǎn)剛度在實(shí)心空心交界處發(fā)生突變，另一方面其內(nèi)部的加強(qiáng)筋在扭轉(zhuǎn)變形中阻礙了面板材料的流動。空心葉片在扭轉(zhuǎn)中非常容易產(chǎn)生成形缺陷。
[0003]為了成形出葉片上的復(fù)雜扭角，目前最廣泛使用的工藝是使用扭轉(zhuǎn)夾具進(jìn)行彎扭成形。其中單夾頭彎扭成形使用一對夾頭，分別夾住葉片的榫頭以及葉尖部位，通過給予兩夾頭相對轉(zhuǎn)動角度，將葉片扭轉(zhuǎn)成形。這種方法對于等厚度實(shí)心葉片效果尚可，對于變厚度空心葉片，在空心和實(shí)心交匯區(qū)域，葉片的扭轉(zhuǎn)剛度發(fā)生突變，靠近葉根部位的實(shí)心區(qū)域扭轉(zhuǎn)剛度大，厚度厚，受扭轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角度很?。蝗~片中部與實(shí)心區(qū)域臨近的空心區(qū)域，由于扭轉(zhuǎn)剛度發(fā)生突變，且相比于葉根部位厚度較薄，扭轉(zhuǎn)剛度低，抵抗扭矩能力差，在成形中大部分扭轉(zhuǎn)變形集中于此，導(dǎo)致此處葉片面板受扭失穩(wěn)嚴(yán)重。因此在成形空心葉片時，單夾頭扭轉(zhuǎn)得到的工件，扭轉(zhuǎn)角度分布很不均勻，成形缺陷多，質(zhì)量不穩(wěn)定。多夾頭彎扭工藝在單夾頭彎扭工藝的基礎(chǔ)上，在葉片中部增加了若干輔助扭轉(zhuǎn)的夾持頭，通過賦予各夾頭不同的扭轉(zhuǎn)速度與角度來扭轉(zhuǎn)葉片到所需角度。但是多夾頭扭轉(zhuǎn)設(shè)備由于增加了內(nèi)部輔助夾頭，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得扭轉(zhuǎn)成形設(shè)備體積增大，造價提高。通常來說，葉片的成形一般需在加熱狀態(tài)下進(jìn)行，以提高材料的可加工性。多夾頭彎扭設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在熱態(tài)下的工件的裝拆十分不便，因此生產(chǎn)效率低下，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種新的空心葉片推彎成形工藝，其克服了現(xiàn)有的空心葉片扭轉(zhuǎn)成形工藝效果不穩(wěn)定、設(shè)備復(fù)雜、成形后缺陷多的問題，大大改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率；同時本發(fā)明空心葉片推彎成形工藝能夠?qū)⑵桨蹇招娜~片坯料成形出復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)形態(tài)，使其具備所需的扭轉(zhuǎn)角，成形過程平穩(wěn)便捷，速度可控，各部分變形分布均勻，生產(chǎn)效率高。本方法可以應(yīng)用于各類空心葉片或者實(shí)心葉片的彎扭成形。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種空心葉片推彎成形工藝，其包括如下步驟:
步驟一:依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面；
步驟二:依據(jù)得到的模具型腔曲面加工模具，所述模具上形成一個兩邊開口的模腔通道，其中一個開口用于將葉片推入；
步驟三:依據(jù)葉片榫頭形狀設(shè)計用于夾持葉片的夾頭； 步驟四:將夾頭和模具固定在熱壓機(jī)上；
步驟五:在模具型腔內(nèi)表面涂覆高溫潤滑劑，在空心葉片毛坯表面涂覆高溫潤滑劑； 步驟六:將空心葉片毛坯安裝在夾頭上；
步驟七:熱壓機(jī)動作，模具關(guān)閉，夾頭帶動葉片向著模具運(yùn)動，將葉片從模腔通道一端推入模具腔中，葉片在深入模腔的過程中，在模具型腔內(nèi)表面的作用下受迫彎曲，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形；
步驟八:保持一定時間后，模具打開，葉片夾頭回程，將完成推彎成形的葉片移出模具，拆下成形完成的葉片，完成一個工作循環(huán)。
[0006]所述模具為開合設(shè)計的兩個半模。
[0007]所述步驟四中第一半模水平安裝在熱壓機(jī)壓頭上，第二半模水平安裝在熱壓機(jī)工作臺面上。
[0008]所述步驟四中第一半模直立安裝在熱壓機(jī)工作臺面上并固定，第二半模直立安裝在熱壓機(jī)工作臺可移動滑塊上，夾頭安裝在熱壓機(jī)壓頭上并固定。
[0009]所述第一半模和第二半模的材質(zhì)相同，所述模具結(jié)構(gòu)上帶有定位導(dǎo)正裝置。
[0010]所述高溫潤滑劑為氮化硼高溫潤滑劑或者石墨。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明空心葉片推彎成形工藝使用推彎模配合熱壓機(jī)來推彎成形出空心葉片所需的扭轉(zhuǎn)角，替代了原有使用扭轉(zhuǎn)設(shè)備來扭轉(zhuǎn)成形空心葉片的工藝，相比于之前的工藝，推彎工藝克服了由于空心葉片扭轉(zhuǎn)剛度各部分差異較大而引起的變形集中，以及其導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)后葉片面板凹陷過大等問題，成形效果明顯改善；
(2)推彎過程中葉片與模具間接觸面積大，接觸區(qū)域不斷轉(zhuǎn)移，不易發(fā)生面板壓凹等缺陷，在潤滑正常的情況下，成形過程平穩(wěn)，葉片各部位變形量分布均勻，成形缺陷小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;
(3)采用推彎模進(jìn)行推彎，工藝參數(shù)易于控制，通過調(diào)整兩模面之間的間隙，可方便的控制推彎效果，推彎成形速度可通過控制熱壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)來調(diào)節(jié)；
(4)推彎工藝采用的推彎模具結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計，在熱態(tài)下工件裝卸更換容易；
(5)推彎工藝易于在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)自動化，可大大提高帶有復(fù)雜扭轉(zhuǎn)角的空心葉片的生
產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為成品空心葉片外形不意圖。
[0013]圖2為待成形空心葉片毛坯外形示意圖。
[0014]圖3為推彎模具截面示意圖。
[0015]圖4為推彎模具示意圖。
[0016]其中，1-第一半模，2-第二半模，3-夾頭，4-葉片；5_模具型腔通道。
【具體實(shí)施方式】
[0017]請參照圖1至圖4所示，本發(fā)明空心葉片推彎成形工藝包括如下步驟:
步驟一:依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面； 步驟二:依據(jù)得到的模具型腔曲面加工模具，所述模具上形成一個兩邊開口的模腔通道，其中一個開口用于將葉片推入；
步驟三:依據(jù)葉片榫頭形狀設(shè)計用于夾持葉片的夾頭；
步驟四:將夾頭和模具固定在熱壓機(jī)上；
步驟五:在模具型腔內(nèi)表面涂覆高溫潤滑劑，在空心葉片毛坯表面涂覆高溫潤滑劑； 步驟六:將空心葉片毛坯安裝在夾頭上；
步驟七:熱壓機(jī)動作，模具關(guān)閉，夾頭帶動葉片向著模具運(yùn)動，將葉片從模腔通道一端推入模具腔中，葉片在深入模腔的過程中，在模具型腔內(nèi)表面的作用下受迫彎曲，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形；
步驟八:保持一定時間后，模具打開，葉片夾頭回程，將完成推彎成形的葉片移出模具，拆下成形完成的葉片，完成一個工作循環(huán)。
[0018]下面列舉兩種實(shí)施例來具體的闡述本發(fā)明空心葉片推彎成形工藝。
[0019]第一實(shí)施例:
1.依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面。
[0020]2.依據(jù)得到的模具型腔曲面加工模具。
[0021]3.第一半模I水平安裝在熱壓機(jī)壓頭上，第二半模2水平安裝在熱壓機(jī)工作臺面上，葉片4安裝在水平設(shè)置的夾頭3上。
[0022]4.推彎成形過程如下:
(1)成形空心葉片毛坯安裝在夾頭3上，送入爐內(nèi)加熱；
(2)熱壓機(jī)壓頭下行，第一半模I和第二半模2合上；
(3)夾頭3向模具運(yùn)動，將葉片4從模具型腔通道5—端推入模具，葉片在模具作用下扭轉(zhuǎn)彎曲成形；
(4)熱壓機(jī)壓頭回程，模具打開；
(5)夾頭回程，將推彎成形結(jié)束的葉片拉出模具，完成一個工作循環(huán)。
[0023]第二實(shí)施例:
1.依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面。
[0024]2.依據(jù)得到的模具型腔曲面加工模具。
[0025]3.將第一半模I直立安裝在熱壓機(jī)工作臺面上并固定，第二半模2直立安裝在熱壓機(jī)工作臺可移動滑塊上，夾頭3安裝在熱壓機(jī)壓頭上并固定，葉片4直立安裝在葉片夾頭3上。
[0026]4.推彎成形過程如下:
(1)將待成形空心葉片毛坯安裝在夾頭3上，送入爐內(nèi)加熱；
(2)熱壓機(jī)工作臺滑塊移動，第一半模I和第二半模2合上；
(3)熱壓機(jī)壓頭下行，帶動葉片向著模具運(yùn)動，將葉片從模具型腔通道一端推入模具，葉片在模具作用下扭轉(zhuǎn)彎曲成形；
(4)工作臺滑塊移動，模具打開；
(5)熱壓機(jī)壓頭回程，將推彎成形結(jié)束的葉片拉出模具，完成一個工作循環(huán)。
[0027]在上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中葉片推彎的變形溫度為700°C -800°C。
[0028]在上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中在模具型腔表面涂覆高溫潤滑劑，在葉片表面涂覆高溫潤滑劑，將模具以及葉片加熱至750°C，保溫一段時間達(dá)到均溫。
[0029]在上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中采用的高溫潤滑劑為氮化硼高溫潤滑劑或者石墨。
[0030]由于葉片扭轉(zhuǎn)角度大，推彎成形到位后，葉片具有了近似模腔形狀的復(fù)雜扭轉(zhuǎn)角，在退回的過程中會與模具發(fā)生干涉，無法直接抽出成形后的葉片。因此上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中使用的模具設(shè)計為可開合的兩個半模，可在葉片推彎到位之后打開，以取出推彎成形完成的葉片。
[0031]本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，兩個半模材質(zhì)相同，分開制造。模具結(jié)構(gòu)上帶有定位導(dǎo)正裝置。
[0032]在上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，對于模具型腔曲面的獲得，有下述兩種方法:
1.提取成品葉片外部葉型曲面，將曲面邊界向外延伸一定距離得到延伸后的葉型曲面。固定一個延伸后曲面位置不變，將另一個延伸曲面向外偏移一定距離作為模具間隙。本發(fā)明兩個實(shí)施例中，固定葉背側(cè)曲面位置不變，將葉盆曲面向外偏移10_，得到兩個模具型腔曲面；
2.依據(jù)成形葉片外形，繪制出近似成品外形的規(guī)則扭轉(zhuǎn)曲面作為模具型腔內(nèi)表面。
[0033]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種空心葉片推彎成形工藝，其特征包括如下步驟: 步驟一:依據(jù)成品空心葉片外形曲面生成模具型腔曲面； 步驟二:依據(jù)得到的模具型腔曲面加工模具，所述模具上形成一個兩邊開口的模具型腔通道，其中一個開口用于將葉片推入； 步驟三:依據(jù)葉片榫頭形狀設(shè)計用于夾持葉片的夾頭； 步驟四:將夾頭和模具固定在熱壓機(jī)上； 步驟五:在模具型腔內(nèi)表面涂覆高溫潤滑劑，在空心葉片毛坯表面涂覆高溫潤滑劑； 步驟六:將空心葉片毛坯安裝在夾頭上； 步驟七:熱壓機(jī)動作，模具關(guān)閉，夾頭帶動葉片毛坯向著模具運(yùn)動，經(jīng)開口將葉片從模腔通道一端推入模具腔中，葉片在深入模腔的過程中，在模具型腔內(nèi)表面的作用下受迫彎曲，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形； 步驟八:保持一定時間后，模具打開，葉片夾頭回程，將完成推彎成形的葉片移出模具，拆下成形完成的葉片，完成一個工作循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心葉片推彎成形工藝，其特征在于:所述模具為開合設(shè)計的兩個半模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心葉片推彎成形工藝，其特征在于:所述步驟四中第一半模水平安裝在熱壓機(jī)壓頭上，第二半模水平安裝在熱壓機(jī)工作臺面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心葉片推彎成形工藝，其特征在于:所述步驟四中第一半模直立安裝在熱壓機(jī)工作臺面上并固定，第二半模直立安裝在熱壓機(jī)工作臺可移動滑塊上，夾頭安裝在熱壓機(jī)壓頭上并固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種空心葉片推彎成形工藝，其特征在于:所述第一半模和第二半模的材質(zhì)相同，所述模具結(jié)構(gòu)上帶有定位導(dǎo)正裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種空心葉片推彎成形工藝，其特征在于:所述高溫潤滑劑為氮化硼高溫潤滑劑或者石墨。
【文檔編號】B21D53/84GK103551472SQ201310508213
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳明和, 吳心晨, 謝蘭生, 王寧 申請人:南京航空航天大學(xué)