CN101758157A - 近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模 - Google Patents

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本发明公开了一种近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模，为解决大型整体盘轴锻件的定位和快速成形问题，该锻模由上锻模和下锻模组成，所述上、下锻模分别由多个模块组装而成，所述上、下锻模同轴线合模后具有锻件型腔。所述上锻模具有与所述锻件预锻坯料的上定位孔配合的上定位块，所述下锻模具有与所述锻件预锻坯料的下定位孔配合的下定位块，使用时，所述上、下锻模同轴线定位所述预锻坯料。该锻模主要用于制造航空发动机的压气机盘和前轴颈等整体成形的大型整体盘轴类锻件。

Description

近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模
技术领域
本发明涉及一种锻造模具，特别是近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模。
背景技术
航空发动机的压气机盘及与其组装的前轴颈等大型锻件由于工作环境恶劣，受力复杂，要求锻件要具有优异的综合性能。当前国内研制生产的某些航空发动机，其压气机盘与前轴颈是采用分体锻造后再组装在一起的，如某航空发动机的三级压气机盘采用TC17钛合金锻件，前轴颈采用TC4钛合金锻件，再把压气机盘与前轴颈用螺栓组装在一起。采用这种分体式的盘轴组装件，不仅增加了加工周期和成本，降低了生产率，不易维护保养，而且因采用螺栓联接增加了发动机的重量，不利于实现发动机结构减重和提高推重比、不利于提高发动机结构的可靠性和寿命。对于所述盘轴组装件，在采用近等温锻整体成形时，锻模的结构设计与制造成了能否获得优异性能的整体盘轴件的关键。
2008年7月23日公开的中国发明专利说明书CN101224484A公开了一种近等温锻造盘形锻件的大型锻模，该锻模由上锻模和下锻模组成，所述上锻模和下锻模合模后具有锻件型腔，所述上锻模和下锻模分别是由多个模块组装的模具，该锻模仅仅解决了上述盘形件部分的成形问题，并未解决轴颈部分的成形问题。而对于航空发动机整体盘轴类锻件来说，锻件由盘形体和轴颈体通过过渡区连接而成，轴颈体属于细长部位，盘形体与轴颈体的横截面尺寸差别较大，其成形的难点在于细长的轴颈体部分；再加上锻件材料TC17等钛合金的组织对热加工工艺较为敏感，如何实现快速成形将对锻件最终成形和组织、性能产生影响；在近等温锻成形过程中，如何有效解决坯料的定位及填充型腔的速度等问题，将是整体盘轴锻件轴颈体成形的关键和使锻件获得优异组织、性能的保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在锻造时能够同轴线定位锻件预锻坯料的近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模，该锻模能够实现锻件的快速成形。
为解决上述技术问题，本发明是采用以下技术方案来实现的：
本发明所述近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模，由上锻模和下锻模组成，所述上、下锻模分别由多个模块组装而成，所述上、下锻模同轴线合模后具有锻件型腔。所述上锻模具有与所述锻件预锻坯料的上定位孔配合的上定位块，所述下锻模具有与所述锻件预锻坯料的下定位孔配合的下定位块，使用时，所述上、下锻模同轴线定位所述预锻坯料。
作为所述上锻模的一种优先结构，该上锻模由上模座和上模芯块组成。所述上模座为圆环形结构并在该模座内环面的顶部与其上端面相交的位置处有一比内环面大的环圈，在其底部有一外环面带斜度的凸起环；所述上模芯块为柱体形结构，在其外周面的上部与其上端面相交处有一凸起环，在其底端面中间有一带斜度的圆形凸台上定位块；所述上模芯块正好可以装进上模座的内环面里并且上模芯块外周面上部的凸起环正好卡在上模座内环面顶部的环圈内，上模芯块的顶面与上模座的顶面平齐。
作为所述下锻模的一种优先结构，该下锻模由外套、内套、下模芯块和下模座组成。所述外套为圆环形结构，在其内环面的中上部具有斜度，在其内环面的下部与其底面相交的位置处有一比其内环面大的环圈；所述内套为圆环形结构，其内环面由上部和下部均带有斜度的两个环面组成，在其外环面的下部与其底面相交的位置处有一比其外环面大的凸起环，装配时内套的外环面正好可以套进外套的内环面里面，并且内套的凸起环正好可以套进外套的环圈里面，内套和外套的底面平齐；所述下模座为圆环形结构，其内环面为一阶梯孔形状，并且所述阶梯孔的上部孔型带有斜度；所述下模芯块是呈“凸”形的柱体形结构，其头部下定位块为突起的圆台形状，其中部为带斜度的柱体形状，其下部为杆状，装配时，下模芯块的中部装在下模座内环面的阶梯孔的上部孔型内并可上下移动，所述外套用螺栓固定在下模座上。
当所述上锻模和下锻模合模时，在所述上锻模和下锻模之间的配合之处不设计毛边结构，所述锻件型腔被所述上、下锻模完全封闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明所述近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模，通过在该锻模的上锻模上设置与锻件预锻坯料的上定位孔配合的上定位块，在其下锻模上设置与所述锻件预锻坯料的下定位孔配合的下定位块，在使用时，所述上、下锻模能够同轴线定位所述预锻坯料，从而使该预锻坯料能够在锻模内以0.08～1mm/s的压下速度快速近等温锻成形为整体盘轴锻件，避免了锻件在成形过程中由于定位不准导致尺寸和形状不符合设计要求，以及不能快速成形导致锻件产生组织变异等缺陷；在所述上锻模和下锻模之间的配合之处不设计毛边结构，所述锻件型腔被所述上、下锻模完全封闭，因此，采用该锻模锻造的大型盘轴近等温锻件其尺寸精度高、组织和性能较为优异。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模沿其中心线的纵剖面结构图。
图2是采用图1所示的锻模定位锻件预锻坯料的状态图。
图3是图2所示的锻件预锻坯料在图1所示的锻模内成形的整体盘轴锻件沿其中心线的纵剖面结构图。
具体实施方式
图1示出了近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模沿其中心线的纵剖面结构，该锻模由上锻模10和下锻模20组成，所述上锻模10和下锻模20分别由多个模块组合装配而成。
上锻模10由上模座11和上模芯块12组成。上模座11为圆环形结构并在该模座内环面的顶部与其上端面相交的位置处有一比内环面大的环圈11a，在其底部有一外环面带斜度的凸起环11b；上模芯块12为柱体形结构，在其外周面的上部与其上端面相交处有一凸起环12a，在其底端面中间有一带斜度的圆形凸台上定位块12b；上模芯块12正好可以装进上模座11的内环面里并且上模芯块12外周面上部的凸起环12a正好卡在上模座11内环面顶部的环圈11a内，上模芯块12的顶面与上模座11的顶面平齐。使用时，所述上锻模10装在锻压机的上砧下面。
下锻模20由外套21、内套22、下模芯块23和下模座24组成。外套21为圆环形结构，在其内环面的中上部具有斜度，在其内环面的下部与其底面相交的位置处有一比其内环面大的环圈21a；内套22为圆环形结构，其内环面由上部和下部均带有斜度的两个环面组成，在其外环面的下部与其底面相交的位置处有一比其外环面大的凸起环22a，装配时内套22的外环面正好可以套进外套21的内环面里面，并且内套22的凸起环22a正好可以套进外套21的环圈21a里面，内套21和外套22的底面平齐；下模座24为圆环形结构，其内环面为一阶梯孔形状，并且所述阶梯孔的上部孔型带有斜度；下模芯块23是呈“凸”形的柱体形结构，其头部下定位块23a为突起的圆台形状，其中部23b为带斜度的柱体形状，其下部23c为杆状，装配时，下模芯块23的中部23b装在下模座内环面的阶梯孔的上部孔型内并可上下移动。装配时，外套21用螺栓固定在下模座24上，下模座24装在锻压机的下砧上面。
上锻模10和下锻模20同轴线合模成一套模具，构成本发明所述的整体盘轴锻件的大型锻模。合模时，上锻模10的上模座11底端的凸起环11b的外环面扣在下锻模20的外套21的内环面上部并且配合面的斜度方向一致，合模后锻模具有锻件型腔30。在上锻模10和下锻模20之间的配合之处不设计毛边结构，锻件型腔30被上、下锻模10和20完全封闭。
图2示出了采用上述整体盘轴锻件的大型锻模锻造预锻坯料40时的定位状态，下模芯块23的下定位块23a与预锻坯料40的下定位孔40a配合，上模芯块12的上定位块12b与预锻坯料40的上定位孔40b配合，定位后的预锻坯料40与上锻模10和下锻模20同轴线，使得该模具能够实现快速成形。
图3示出了采用图2所示的预锻坯料40在所述大型锻模内快速锻造成形的大型整体盘轴锻件50的结构，该锻件由盘形体51、过渡区52和轴颈体53组成。

Claims (4)

1.一种近等温锻造整体盘轴锻件的大型锻模，由上锻模和下锻模组成，所述上、下锻模分别由多个模块组装而成，所述上、下锻模同轴线合模后具有锻件型腔，其特征在于：所述上锻模具有与所述锻件预锻坯料的上定位孔配合的上定位块，所述下锻模具有与所述锻件预锻坯料的下定位孔配合的下定位块，使用时，所述上、下锻模同轴线定位所述预锻坯料。
2.根据权利要求1所述的大型锻模，其特征在于：所述上锻模由上模座和上模芯块组成；所述上模座为圆环形结构并在该模座内环面的顶部与其上端面相交的位置处有一比内环面大的环圈，在其底部有一外环面带斜度的凸起环；所述上模芯块为柱体形结构，在其外周面的上部与其上端面相交处有一凸起环，在其底端面中间有一带斜度的圆形凸台上定位块；所述上模芯块正好可以装进上模座的内环面里并且上模芯块外周面上部的凸起环正好卡在上模座内环面顶部的环圈内，上模芯块的顶面与上模座的顶面平齐。
3.根据权利要求1所述的大型锻模，其特征在于：所述下锻模由外套、内套、下模芯块和下模座组成；所述外套为圆环形结构，在其内环面的中上部具有斜度，在其内环面的下部与其底面相交的位置处有一比其内环面大的环圈；所述内套为圆环形结构，其内环面由上部和下部均带有斜度的两个环面组成，在其外环面的下部与其底面相交的位置处有一比其外环面大的凸起环，装配时内套的外环面正好可以套进外套的内环面里面，并且内套的凸起环正好可以套进外套的环圈里面，内套和外套的底面平齐；所述下模座为圆环形结构，其内环面为一阶梯孔形状，并且所述阶梯孔的上部孔型带有斜度；所述下模芯块是呈“凸”形的柱体形结构，其头部下定位块为突起的圆台形状，其中部为带斜度的柱体形状，其下部为杆状，装配时，下模芯块的中部装在下模座内环面的阶梯孔的上部孔型内并可上下移动，所述外套用螺栓固定在下模座上。
4.根据权利要求1、2或3所述的大型锻模，其特征在于：在所述上锻模和下锻模之间的配合之处不设计毛边结构，所述锻件型腔被所述上、下锻模完全封闭。
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