CN105642809B - 一种精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法，所述精锻叶片用耐磨挤压模构成如下：左镶块模、右镶块模和冲头；其特征在于：所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法步骤如下：①挤压模型腔榫头的设计：挤压模型腔榫头尺寸和形状与挤压件的榫头尺寸和形状一致，通过确定挤压件的榫头尺寸和形状得出挤压模型腔榫头，本发明所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法与传统精锻成形技术相比，不仅节约3套工装设计及制造，节省工装制造费用近6万元，同时缩短了叶片的研制周期，单件叶片锻件节省材料消耗0.14公斤。锻件性能与传统的模锻成形锻件相比，组织达到10级以上，性能达到高强锻件的水平。
Description
技术领域
本发明涉及锻造磨具设计领域，特别提供了一种精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法。
背景技术
主流的叶片精密锻造工艺流程是：圆柱坯料——挤压成型圆柱叶身——墩头成型方形头——预成型榫头和叶身——终成形榫头和叶身——切毛边——模具校正——热处理——理化检测——终检交付。该流程是目前国内外对不锈钢、钛合金叶片广泛采用的流程，工装数量多达7套。本发明采用采用一种新的流程即：圆柱坯料——挤压成型菱形叶身和榫头——终成形榫头和叶身——切毛边——热处理——理化检测——终检交付。该流程将“挤压成型圆柱叶身——墩头成型方形榫头——预成型榫头和叶身”三道工序合并为“挤压成型菱形叶身和榫头”一道工序；取消了切边后“校正”工序。因此缩短了流程，还减少了三套工装；同时该流程中“菱形叶身和榫头”结构较“圆柱叶身+圆形榫头”结构还明显降低了材料消耗。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法。
所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法，所述精锻叶片用耐磨挤压模构成如下：左镶块模、右镶块模和冲头；所述左镶块模和右镶块模均包括挤压模型腔叶身和挤压模型腔榫头；左镶块模和右镶块外形尺寸相同，型腔尺寸同挤压件尺寸。挤压件分为榫头和叶身两部分，同样挤压模型腔也由榫头和叶身两部分组成。挤压模榫头的分模面与叶身分模面一致。沿分模面分模后形成左右两个镶块模型腔，具体参见附图4；
所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法步骤如下：
工艺设计时，先按设计图纸的尺寸和要求设计出终锻件的形状和尺寸，再按一定的变形量推算出挤压件的形状和尺寸，此工序为中间工序。挤压模型腔的尺寸与挤压件的尺寸一致；
①挤压模型腔榫头的设计：
挤压模型腔榫头尺寸和形状与挤压件的榫头尺寸和形状一致，通过确定挤压件的榫头尺寸和形状得出挤压模型腔榫头，挤压模型腔榫头截面形状设计为菱形；具体参见附图8；
挤压模榫头尺寸设计时，挤压件榫头尺寸到终锻件榫头尺寸变形量按22％-35％计算，挤压件榫头高度为H，终锻件榫头高度为h，(H-h)/H＝变形量，即h＝H(1-变形量)；榫头变形量量值＝H-h，挤压模榫头的上顶点III3以榫头变形量量值的大小向高度方向平移，挤压模榫头的下顶点IV4保持不变，为保证挤压件可放入终锻模具中，夹角b角度比终锻件夹角小6°-7°，标记出挤压件下侧的线段I1和线段II2，挤压模榫头的分模面是终锻件原坐标系的X轴所在平面按1/2左右的榫头变形量量值向上平移，线段II2与挤压件分模面相交得交点VI6，从上顶点III3作线段I1的平行线得到线段VIII8，再从交点VI6点作6°-7°拔模角度线与线段VIII8相交，从上顶点III3作线段II2的平行线得线段VII7,线段VII7与挤压件的分模面相交得交点IX9，从交点IX9作6°-7°拔模角度线与线段I1相交；挤压件在宽度方向尺寸5比终锻件的宽度尺寸一般小1-2mm，挤压模榫头的截面积为终锻件榫头截面面积加上毛边量，按体积不变的原理，由终锻件榫头体积换算出挤压件的榫头的厚度尺寸，终锻件体积等于挤压件的榫头截面面积乘以挤压件的榫头厚度；挤压模榫头厚度等于挤压件榫头厚度+20mm导向距离，具体参见附图5中的ab段，挤压模具总长125mm，其余部分为叶身，挤压模榫头和挤压模叶身用R10进行转接,参见附图5中bc段，挤压模具宽140mm，最厚处为70mm，侧面有10°的锥度；挤压模顶端为了便于坯料放入模具设计成4mm高的30°喇叭型；参见附图5。
②挤压模型腔叶身的设计
挤压模型腔叶身的尺寸和形状同挤压件的叶身尺寸和形状一致，设计成菱形，具体参见附图8，挤压件叶身尺寸到终锻件叶身尺寸按变形量45％-55％计算，叶身截面的中间圆直径D＝终锻件叶身中间最大值/(1-变形量)，叶身截面的边缘圆直径d＝终锻件叶身边缘厚度/(1-变形量)，将叶身截面的边缘圆与中间圆切线相连，形成挤压件的菱形叶身形状，叶身边缘中心分模面与榫头分模面一致；挤压件叶身截面的截面积是按终锻件叶身上最大截面积加上终锻毛边量，得到叶身截面面积，确定叶身截面的两个边缘圆心间的距离。
③挤压模冲头的设计：
所述挤压模冲头总长为115mm，挤压模冲头外廓上端为长40mm、Φ80mm上圆柱，上圆柱上端开设用于与设备固定连接的M16的螺纹孔，上圆柱下端通过45°斜面与Φ35mm的下圆柱上端连接，具体参见附图9，下圆柱下端与工作冲头相连接，上圆柱和下圆柱表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头下端30mm以下表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头外廓形状B见图11，与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位形状相同，具体参见附图6，工作冲头外廓与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位的单边间隙为0.05mm-0.08mm，使挤压模冲头在左、右镶块模具内自由活动。
本发明所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法与传统精锻成形技术相比，不仅节约3套工装设计及制造，节省工装制造费用近6万元，同时缩短了叶片的研制周期，单件叶片锻件节省材料消耗0.14公斤。锻件性能与传统的模锻成形锻件相比，组织达到10级以上，性能达到高强锻件的水平。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为采用本发明所述精锻叶片用耐磨挤压模工艺流程中坯料示意图；
图2为采用本发明所述精锻叶片用耐磨挤压模工艺流程中挤压件示意图；
图3为采用本发明所述精锻叶片用耐磨挤压模工艺流程中终锻件示意图；
图4为精锻叶片用耐磨挤压模结构示意图；
图5为挤压左镶块和右镶块模主视图；
图6为挤压左镶块和右镶块模俯视图；
图7为挤压镶块模侧视图；
图8为挤压件叶身及榫头的设计尺寸图；其中图中细实线为终锻件的尺寸图，粗实线为挤压件的尺寸图；
图9为冲头主视图；
图10为冲头侧视图；
图11为图10中A向视图。
具体实施方式
实施例1
所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法，所述精锻叶片用耐磨挤压模构成如下：左镶块模、右镶块模和冲头；所述左镶块模和右镶块模均包括挤压模型腔叶身和挤压模型腔榫头；左镶块模和右镶块外形尺寸相同，型腔尺寸同挤压件尺寸。挤压件分为榫头和叶身两部分，同样挤压模型腔也由榫头和叶身两部分组成。挤压模榫头的分模面与叶身分模面一致。沿分模面分模后形成左右两个镶块模型腔，具体参见附图4；
所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法步骤如下：
工艺设计时，先按设计图纸的尺寸和要求设计出终锻件的形状和尺寸，再按一定的变形量推算出挤压件的形状和尺寸，此工序为中间工序。挤压模型腔的尺寸与挤压件的尺寸一致；
①挤压模型腔榫头的设计：
挤压模型腔榫头尺寸和形状与挤压件的榫头尺寸和形状一致，通过确定挤压件的榫头尺寸和形状得出挤压模型腔榫头，挤压模型腔榫头截面形状设计为菱形；具体参见附图8；
挤压模榫头尺寸设计时，挤压件榫头尺寸到终锻件榫头尺寸变形量按22％-35％计算，挤压件榫头高度为H，终锻件榫头高度为h，(H-h)/H＝变形量，即h＝H(1-变形量)；榫头变形量量值＝H-h，挤压模榫头的上顶点III3以榫头变形量量值的大小向高度方向平移，挤压模榫头的下顶点IV4保持不变，为保证挤压件可放入终锻模具中，夹角b角度比终锻件夹角小6°-7°，标记出挤压件下侧的线段I1和线段II2，挤压模榫头的分模面是终锻件原坐标系的X轴所在平面按1/2左右的榫头变形量量值向上平移，线段II2与挤压件分模面相交得交点VI6，从上顶点III3作线段I1的平行线得到线段VIII8，再从交点VI6点作6°-7°拔模角度线与线段VIII8相交，从上顶点III3作线段II2的平行线得线段VII7,线段VII7与挤压件的分模面相交得交点IX9，从交点IX9作6°-7°拔模角度线与线段I1相交；挤压件在宽度方向尺寸5比终锻件的宽度尺寸一般小1-2mm，挤压模榫头的截面积为终锻件榫头截面面积加上毛边量，按体积不变的原理，由终锻件榫头体积换算出挤压件的榫头的厚度尺寸，终锻件体积等于挤压件的榫头截面面积乘以挤压件的榫头厚度；挤压模榫头厚度等于挤压件榫头厚度+20mm导向距离，具体参见附图5中的ab段，挤压模具总长125mm，其余部分为叶身，挤压模榫头和挤压模叶身用R10进行转接,参见附图5中bc段，挤压模具宽140mm，最厚处为70mm，侧面有10°的锥度；挤压模顶端为了便于坯料放入模具设计成4mm高的30°喇叭型；参见附图5。
②挤压模型腔叶身的设计
挤压模型腔叶身的尺寸和形状同挤压件的叶身尺寸和形状一致，设计成菱形，具体参见附图8，挤压件叶身尺寸到终锻件叶身尺寸按变形量45％-55％计算，叶身截面的中间圆直径D＝终锻件叶身中间最大值/(1-变形量)，叶身截面的边缘圆直径d＝终锻件叶身边缘厚度/(1-变形量)，将叶身截面的边缘圆与中间圆切线相连，形成挤压件的菱形叶身形状，叶身边缘中心分模面与榫头分模面一致；挤压件叶身截面的截面积是按终锻件叶身上最大截面积加上终锻毛边量，得到叶身截面面积，确定叶身截面的两个边缘圆心间的距离。
③挤压模冲头的设计：
所述挤压模冲头总长为115mm，挤压模冲头外廓上端为长40mm、Φ80mm上圆柱，上圆柱上端开设用于与设备固定连接的M16的螺纹孔，上圆柱下端通过45°斜面与Φ35mm的下圆柱上端连接，具体参见附图9，下圆柱下端与工作冲头相连接，上圆柱和下圆柱表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头下端30mm以下表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头外廓形状B见图11，与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位形状相同，具体参见附图6，工作冲头外廓与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位的单边间隙为0.05mm-0.08mm，使挤压模冲头在左、右镶块模具内自由活动。
本实施例所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法与传统精锻成形技术相比，不仅节约3套工装设计及制造，节省工装制造费用近6万元，同时缩短了叶片的研制周期，单件叶片锻件节省材料消耗0.14公斤。锻件性能与传统的模锻成形锻件相比，组织达到10级以上，性能达到高强锻件的水平。
Claims (1)
1.一种精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法，所述精锻叶片用耐磨挤压模构成如下：左镶块模、右镶块模和冲头；其特征在于：所述精锻叶片用耐磨挤压模的设计方法步骤如下：
①挤压模型腔榫头的设计：
挤压模型腔榫头尺寸和形状与挤压件的榫头尺寸和形状一致，通过确定挤压件的榫头尺寸和形状得出挤压模型腔榫头，挤压模型腔榫头截面形状设计为菱形；挤压模榫头尺寸设计时，挤压件榫头尺寸到终锻件榫头尺寸变形量按22％-35％计算，挤压件榫头高度为H，终锻件榫头高度为h，(H-h)/H＝变形量，榫头变形量量值＝H-h，挤压模榫头的上顶点III(3)以榫头变形量量值的大小向高度方向平移，挤压模榫头的下顶点IV(4)保持不变，为保证挤压件可放入终锻模具中，夹角b角度比终锻件夹角小6°-7°，标记出挤压件下侧的线段I(1)和线段II(2)，挤压模榫头的分模面是终锻件原坐标系的X轴所在平面按1/2的榫头变形量量值向上平移，线段II(2)与挤压件分模面相交得交点VI(6)，从上顶点III(3)作线段I(1)的平行线得到线段VIII(8)，再从交点VI(6)点作6°-7°拔模角度线与线段VIII(8)相交，从上顶点III(3)作线段II(2)的平行线得线段VII(7),线段VII(7)与挤压件的分模面相交得交点IX(9)，从交点IX(9)作6°-7°拔模角度线与线段I(1)相交；挤压件在宽度方向尺寸(5)比终锻件的宽度尺寸小1-2mm，挤压模榫头的截面积为终锻件榫头截面面积加上毛边量，终锻件体积等于挤压件的榫头截面面积乘以挤压件的榫头厚度；挤压模榫头厚度等于挤压件榫头厚度+20mm导向距离，挤压模具总长125mm，其余部分为叶身，挤压模榫头和挤压模叶身用R10进行转接,挤压模具宽140mm，最厚处为70mm，侧面有10°的锥度；挤压模顶端设计成4mm高的30°喇叭型；
②挤压模型腔叶身的设计
挤压模型腔叶身的尺寸和形状同挤压件的叶身尺寸和形状一致，设计成菱形，挤压件叶身尺寸到终锻件叶身尺寸按变形量45％-55％计算，叶身截面的中间圆直径D＝终锻件叶身中间最大值/(1-变形量)，叶身截面的边缘圆直径d＝终锻件叶身边缘厚度/(1-变形量)，将叶身截面的边缘圆与中间圆切线相连，形成挤压件的菱形叶身形状，叶身边缘中心分模面与榫头分模面一致；挤压件叶身截面的截面积是按终锻件叶身上最大截面积加上终锻毛边量，得到叶身截面面积，确定叶身截面的两个边缘圆心间的距离；
③挤压模冲头的设计：
所述挤压模冲头总长为115mm，挤压模冲头外廓上端为长40mm、Φ80mm上圆柱，上圆柱上端开设用于与设备固定连接的M16的螺纹孔，上圆柱下端通过45°斜面与Φ35mm的下圆柱上端连接，下圆柱下端与工作冲头相连接，上圆柱和下圆柱表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头下端30mm以下表面粗糙度Ra值不大于0.8mm，工作冲头外廓形状与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位形状相同，工作冲头外廓与左镶块榫头部位和右镶块榫头部位的单边间隙为0.05mm-0.08mm。
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