專利名稱：Tc11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)扇葉片鍛件的平衡角技術(shù)領(lǐng)域，具體為TC11合金大型風(fēng)扇葉 片鍛件平衡角的確定方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)TC11合金大型風(fēng)扇葉片其特點(diǎn)是寬弦、薄壁、扭曲大。其鍛件的研 制是難點(diǎn)，在扭曲葉片的鍛造工藝中，首先，通過對(duì)坯料的制坯，然后進(jìn)行敞 開模鍛成形鍛造，工藝分析中平衡角的確定是鍛造成形的關(guān)鍵，也是葉片鍛造 模具型腔設(shè)計(jì)時(shí)考慮的前提條件，所以，在對(duì)葉片進(jìn)行鍛造成形分析時(shí)，為了 有利于鍛件各部位形狀在模鍛時(shí)按照金屬材料塑性成形規(guī)律充足成形，而對(duì)葉 片鍛件的扭曲葉身型面進(jìn)行鍛造方向的合理選擇，即通過對(duì)葉身截面繞型線坐 標(biāo)中心的旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)后的鍛造方向上的截面型線坐標(biāo)軸方向與理論型線坐標(biāo)軸 方向的所轉(zhuǎn)角度即平衡角達(dá)到較佳的角度。而平衡角的確定是難點(diǎn)中的關(guān)鍵， 合適的平衡角的確定不僅能夠有效減低鍛件的成形力，而且也能減小模座所受 的側(cè)向分力，提高TCll合金大型風(fēng)扇葉片的鍛造充足成形，利于TC11合金大 型風(fēng)扇葉片鍛件敞開式模鍛。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了 TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方 法，通過該方法確定平衡角后，使得風(fēng)扇葉片鍛件的坯料和鍛件在加工后其組 織和性能均滿足工藝要求，成功解決了依靠進(jìn)口、購置成本高的難題。 其技術(shù)方案是這樣的其特征在于其包括以下步驟，
(1) 、基于UG三維CAD設(shè)計(jì)軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的每個(gè) 截面的X， Y， Z坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面的完 整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；
(2) 、以三典型截面重疊的原點(diǎn)為基點(diǎn)，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛 造成形時(shí)進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自由鍛上方便會(huì)計(jì)快速成形，對(duì)于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角 度就初步確定平衡角；
(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；
(a) 、葉型扭曲度較大時(shí)作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點(diǎn)的充足成形，又 要考慮進(jìn)汽邊背弧"倒勾"余塊不宜過大；
(b) 、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時(shí)，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；
(c) 、精鍛或少余量葉片鍛造時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角cx ;
(d) 、坯料葉身采用扁坯形式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形式 時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)大；
(4)、平衡角a確定中驗(yàn)證角e的應(yīng)用；
在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對(duì)稱中心線，該中心線與鍛造方向 軸線的夾角就作為平衡角a確定中考慮的驗(yàn)證角P，驗(yàn)證角控制在48。 -52° 之間，小于48°在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45。；
(5)通過葉根、葉冠、凸臺(tái)的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧葉 根、葉冠、凸臺(tái)在初定的平衡角下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值模擬 仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗(yàn)證；
對(duì)于TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深， 一方面從TC11合金塑性 成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要從高深型腔的受力分析
狀況考慮，大的打擊力對(duì)鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因此確定鍛造平衡角還要 兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角a，在確定平衡角a時(shí)要
使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
通過上述方法制定TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角a ，這樣通過在空氣 錘上在相變點(diǎn)溫度下3(TC 50'C采用四火制坯；通過在SPKA11200離合器式螺 旋壓力機(jī)上采用兩火模鍛；通過在相變點(diǎn)溫度下30'C 5(TC第一次退火加熱校 正及50(TC 55(TC溫度之間第二次退火，坯料和鍛件的組織和性能均滿足工藝 設(shè)計(jì)要求。

圖1為理論坐標(biāo)和鍛造坐標(biāo)的示意圖2為TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件及平衡角示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的確定過程
(1) 、基于UG三維CAD設(shè)計(jì)軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的 每個(gè)截面的X， Y， Z坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面 的完整型線，即分別為靠近葉根端截面3、葉身中間截面2、靠葉頂截面l， XY 坐標(biāo)系為理論坐標(biāo)系，X' Y，坐標(biāo)系為鍛造坐標(biāo)系；
(2) 、以三典型截面重疊的原點(diǎn)為基點(diǎn)，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛 造成形時(shí)進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自 由鍛上方便會(huì)計(jì)快速成形，對(duì)于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度就初 步確定平衡角a ;
(3) 根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；
(a) 、葉型扭曲度較大時(shí)作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點(diǎn)的充足成形，又 要考慮進(jìn)汽邊背弧"倒勾"余塊不宜過大；
(b) 、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時(shí)，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；
(c) 、精鍛或少余量葉片鍛造時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角a;
(d) 、坯料葉身采用扁坯形式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角a轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形 式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角a轉(zhuǎn)大；
(4) 、平衡角a確定中驗(yàn)證角P的應(yīng)用；
在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對(duì)稱中心線，該中心線與鍛造方向 軸線的夾角就作為平衡角a確定中考慮的驗(yàn)證角e ，驗(yàn)證角控制在48。 -52° 之間，小于48。在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45° ;
(5) 通過葉根、葉冠、凸臺(tái)的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧 葉根、葉冠、凸臺(tái)在初定的平衡角a下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值 模擬仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗(yàn)證；對(duì)于TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深， 一方面從TCll合金塑性成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要 從高深型腔的受力分析狀況考慮，大的打擊力對(duì)鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因 此確定鍛造平衡角還要兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角， 在確定平衡角時(shí)要使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
通過上述方法可以較精確的確定TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角a ，這 樣實(shí)現(xiàn)了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛造的難題，實(shí)現(xiàn)了并掌握了國內(nèi)滿足 GJB494-88要求的TCll大規(guī)格95圓棒料冶金技術(shù)；掌握了在空氣錘上制坯關(guān)鍵 技術(shù)；掌握了TC11合金大型風(fēng)扇葉片模鍛階段的有限元數(shù)值模擬技術(shù)；掌握了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片熱校正技術(shù)；最為關(guān)鍵的是此鍛件研制成功解決了依靠 進(jìn)口的歷史，節(jié)省大量外匯，掌握了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片熱加工技術(shù)，4為 鍛造方向，5為余塊。
權(quán)利要求
1.TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法，其特征在于其包括以下步驟，(1)、基于UG三維CAD設(shè)計(jì)軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的每個(gè)截面的X，Y，Z坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面的完整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；(2)、以三典型截面重疊的原點(diǎn)為基點(diǎn)，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛造成形時(shí)進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自由鍛上方便會(huì)計(jì)快速成形，對(duì)于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度就初步確定平衡角；(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；(a)、葉型扭曲度較大時(shí)作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點(diǎn)的充足成形，又要考慮進(jìn)汽邊背弧“倒勾”余塊不宜過大；(b)、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時(shí)，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；(c)、精鍛或少余量葉片鍛造時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角α；(d)、坯料葉身采用扁坯形式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形式時(shí)，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)大；(4)、平衡角α確定中驗(yàn)證角β的應(yīng)用；在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對(duì)稱中心線，該中心線與鍛造方向軸線的夾角就作為平衡角α確定中考慮的驗(yàn)證角β，驗(yàn)證角控制在48°-52°之間，小于48°在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45°；(5)通過葉根、葉冠、凸臺(tái)的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧葉根、葉冠、凸臺(tái)在初定的平衡角下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值模擬仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗(yàn)證；對(duì)于TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深，一方面從TC11合金塑性成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要從高深型腔的受力分析狀況考慮，大的打擊力對(duì)鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因此確定鍛造平衡角還要兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角α，在確定平衡角α?xí)r要使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
全文摘要
本發(fā)明為TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法。通過該方法確定平衡角后，使得風(fēng)扇葉片鍛件的坯料和鍛件在加工后其組織和性能均滿足工藝要求，成功解決了依靠進(jìn)口、購置成本高的難題。其特征在于其包括以下步驟，(1)選擇三典型截面的完整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；(2)以三典型截面重疊的原點(diǎn)為基點(diǎn)，初步確定平衡角；(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；(4)平衡角α確定中驗(yàn)證角β的應(yīng)用；(5)通過葉根、葉冠、凸臺(tái)的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101369292SQ200810156030
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者劉玉寶, 李湘軍, 王治平 申請(qǐng)人:無錫透平葉片有限公司