CN101811169B - 一种叶片模具的分型自锁结构及分型设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叶片模具的分型自锁结构，其能均衡进出气边材料流动的均匀性，有效提高材料利用率，且其不需要使用专门的锁模结构即能有效降低侧向力、平衡扭矩，延长模具寿命，降低模具生产成本。本发明还提供了叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，其方法简单易行。一种叶片模具的分型自锁结构，其技术方案是这样的，其包括上模和下模，其特征在于：所述上模与下模在叶根、叶冠叶顶端面的模具分型面从进气边到出气边为一凸一凹的“S”型双圆弧结构分型面。叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，特征在于：所述“S”型分型面设计方法包括圆弧法和折线圆弧法。

Description

一种叶片模具的分型自锁结构及分型设计方法

技术领域

本发明涉及叶片模具技术领域，具体为一种叶片模具的分型自锁结构，其主要应用于各类汽轮机、压气机、风机动叶片的模具，尤其是动叶及超大动叶的模具结构，本发明还涉及叶片模具分型自锁结构的分型设计方法。

背景技术

通常来说动叶片主要由叶根、叶身和叶冠组成，叶身由内、背弧空间扭曲构成，锻造成形时，为保证各部位材料均易成形，叶片锻造时通常将叶片在理论坐标系下，旋转一个角度来进行锻造，这个角度为锻造平衡角，即在锻造坐标系下进行锻造，叶根叶冠在锻造坐标系下通常会处于整体倾斜位置，叶片叶根底面和叶冠顶截面通常采用对角拉斜线的方法进行分型，见图1，这一方法简单便捷，但通常材料在叶根、叶冠进出气边两端由于倾斜角度存在较大的高度落差，使材料在成形过程中出现往较低一侧流动容易、而往较高的一侧流动较为困难的现象，以及进出气边飞边明显不均匀的现象，导致材料利用率偏低，且模具较低一侧型腔在反复成形流动过程中由于材料流动较为剧烈，容易造成模具损坏，同时对角分型使上、下模叶根斜面在材料锻压成形过程中产生较大水平横向分力，并且叶根、叶冠进出气边高低正好相反，使叶根、叶冠在锻造成形时形成一个较大扭矩，加剧了模具模座的磨损与破坏；为了平衡侧向力，叶片锻造时通常采用封闭式模座或选择有导柱导套的模具结构或在模具四角采用锁块结构这三种常见办法，但是采用封闭式模座对模座强度要求很高，如果模具在模座中紧固不到位，易使锻件成形产生较大横向错位缺陷，模具安装使用也较费时；如果采用有导柱导套的模具结构或模具四角采用锁块结构，需要相对较大的模块尺寸，见图2（图2中b为模块有效宽度，B为模块选用宽度），会降低模具材料利用率、增加制造成本和降低有效锻造面积，导柱导套的模具结构或锁块结构部分易破损；且如果模具在模座中紧固不到位，易使锻件成形产生较大横向错位缺陷，对于叶型扭角较大的宽弦大动叶及超大动叶片侧向力、水平扭矩、横向错移会更大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种叶片模具的分型自锁结构，其能均衡进出气边材料流动的均匀性，有效提高材料利用率，且其不需要使用专门的锁模结构即能有效降低侧向力、平衡扭矩，延长模具寿命，降低模具生产成本。本发明还提供了叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，其方法简单易行。

一种叶片模具的分型自锁结构，其技术方案是这样的，其包括上模和下模，其特征在于：所述上模与下模在叶根、叶冠叶顶端面的模具分型面从进气边到出气边为一凸一凹的“S”型双圆弧结构分型面；其更进一步特征在于：所述“S”型双圆弧结构分型面的圆弧弦高与型腔深度的比例关系在1/5～2/3之间，桥部厚度在3mm～6mm，所述圆弧的圆角半径≥50mm。

叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，特征在于：所述“S”型分型面设计方法包括圆弧法和折线圆弧法；

其更进一步特征在于：所述圆弧法包括以下步骤：以下模出气边对角端点拉斜线，然后取所述斜线中点将所述斜线分为两段，分别以所述两段斜线为弦，向型腔较深一侧分别划两条劣弧，所述两条劣弧在所述斜线中点基本相切，再以所述两条劣弧为基准、一个桥部高度为间距作包络线，端点做适当工程处理后，所述两包络线即为上模分型线；

所述折线圆弧法包括以下步骤：以下模出气边对角端点拉斜线，然后取所述斜线的中点将所述斜线分为两段，以所述两段斜线为底边分别向型腔较深一侧引一个角点；所述两条对角端点与所述角点的连线平行；所述两角点的连线经过所述斜线中点；过所述两对角端点以及两个角点，分别做四个桥部等间距点作为上模折线分型点，并作上模相应折线；所述上模相应折线邻边倒圆角，即为上模分型线；

所述“S”型双圆弧结构分型面的圆弧弦高与型腔深度的比例关系在1/5～2/3之间；桥部厚度在3mm～6mm；所述圆弧的圆角半径≥50mm。

本发明的一种叶片模具的分型自锁结构，其采用一凸一凹的“S”型分型面结构，使模具在锻造合模过程中，能充分利用材料在模具桥部到仓部的流动，均衡进出气边材料流动的均匀性，提高材料利用率；且双弧线“S”型结构犹如一对关节，能形成合理的锁模结构，在模具的叶根与叶顶的桥部与仓部位置通过横向S开关形成有效自锁，有效平衡模具锻造时的水平侧向力，其不需要采用封闭式模座、有导柱导套的模具结构或是在模具四角优胜锁块结构来平衡侧向力，因此能有效减小模座尺寸，降低模具成本；也减少了对模座的冲击，延长了模座的使用寿命，降低维护成本，也进一步有效地降低了生产成本。本发明的叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，其方法简单易行。

附图说明

图1为以往对角分型模具结构示意图；

图2为以往对角分型模具结构中四角式锁扣结构示意图；

图3为本发明的一种叶片模具的分型自锁结构示意图；

图4为本发明中的叶片模具分型自锁结构的分型设计方法中圆弧法设计结构示意图；

图5为为本发明中的叶片模具分型自锁结构的分型设计方法中折线圆弧法设计结构示意图。

具体实施方式

见图3，本发明的一种叶片模具的分型自锁结构，其包括上模1和下模2，所述上模与下模在叶根、叶冠叶顶端面的模具分型面从进气边到出气边为一凸一凹的“S”型双圆弧结构分型面3。图中，4为仓部宽度，5为桥部宽度。

叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，包括圆弧法和折线圆弧法；

圆弧法包括以下步骤：见图4，以下模2出气边对角端点A、B拉斜线AB，然后取斜线AB中点M将斜线AB分为两段AM和MB，分别以斜线AM和MB为弦，向型腔较深一侧分别划两条劣弧AEM和BFM，两条劣弧AEM和BFM在M点基本相切，再以劣弧AEM和BFM为基准、一个桥部高度d为间距作包络线A’E’M’和B’F’M’，端点做适当工程处理后，弧A’E’M’和B’F’M’即为上模分型线；

折线圆弧法包括以下步骤：见图5，以下模2出气边对角端点A、B拉斜线AB，然后取斜线AB的中点M将斜线AB分为两段AM和MB，以两段斜线AM和MB为底边分别向型腔较深一侧引一个角点E和F；两条对角端点与所述角点的连线AE和BF平行；两角点的连线EF经过斜线中点M；过两对角端点A、B以及两个角点E、F，分别做四个桥部等间距点作为上模折线分型点A’、E’、F’、B’，并作上模相应折线A’ E’ F’ B’；上模相应折线邻边AE和EF，BF和EF倒下模圆角，即为上模分型线；以A’E’和E’F’，B’F’和E’F’分为两相邻边倒上模圆角，即为下模分型线。

“S”型双圆弧结构分型面的圆弧弦高h与型腔深度H的比例关系在1/5～2/3之间；桥部厚度d在3mm～6mm；圆弧圆角半径R≥50mm。

采用本发明的叶片模具的分型自锁结构，其进出气边不均匀性能20%～40%，叶片模具横向侧向力降低约30%～60%，叶片锻件材料利用率提高2%～8%，在不增大模块尺寸前提下，有效降低了侧向力、平衡叶根叶冠的水平扭矩、提高了进出气边材料流动的均匀性。　　

Claims (2)

1.一种叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，所述叶片模具的分型自锁结构，其包括上模和下模，所述上模与下模在叶根、叶冠叶顶端面的模具分型面从进气边到出气边为一凸一凹的“S”型双圆弧结构分型面，其特征在于：所述“S”型分型面设计方法包括圆弧法和折线圆弧法；所述折线圆弧法包括以下步骤：以下模出气边对角端点拉斜线，然后取所述斜线的中点将所述斜线分为两段，以所述两段斜线为底边分别向型腔较深一侧引一个角点；两条对角端点与所述角点的连线平行；所述两角点的连线经过所述斜线中点；过所述两对角端点以及两个角点，分别做四个桥部等间距点作为上模折线分型点，并作上模相应折线；所述上模相应折线邻边倒圆角，即为上模分型线；所述圆弧法包括以下步骤，以下模出气边对角端点拉斜线，然后取所述斜线中点将所述斜线分为两段，分别以所述两段斜线为弦，向型腔较深一侧分别划两条劣弧，所述两条劣弧在所述斜线中点基本相切，再以所述两条劣弧为基准、一个桥部厚度为间距作包络线，端点做适当工程处理后，所述两包络线即为上模分型线。

2.根据权利要求1所述的叶片模具分型自锁结构的分型设计方法，其特征在于：所述“S”型双圆弧结构分型面的圆弧弦高与型腔深度的比例关系在1/5～2/3之间，桥部厚度在3mm～6mm，所述圆弧的圆角半径≥50mm。

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