CN106424498A - 一种弧形锻件的成形方法及使用的模具 - Google Patents

一种弧形锻件的成形方法及使用的模具 Download PDF

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Abstract

一种弧形锻件的成形方法，其包括如下步骤，步骤A，将高温合金原材料通过自由锻成形为厚板后，经过冲孔后制作出环坯料，步骤B，提供一个模具，其包括第一冲头，与所述第一冲头活动连接的倒T形冲头，用于支撑所述环坯料的第一阴模，在所述环坯料上放置所述倒T形冲头，然后通过静压机使所述第一冲头与所述倒T形冲头连接，并使所述倒T形冲头向下位移，当所述环坯料被成形为弧形锻件后，所述倒T形冲头掉落在所述第一阴模的内腔中，所述第一冲头脱离与弧形锻件的接触，完成锻造。本发明所提供的方法，有效解决了弧形锻件热翻边成形过程中，锻件抱紧力对成形工序工作效率的影响，且大大提高了锻件的成形质量。本发明还提供了用于上述方法的模具。

Description

一种弧形锻件的成形方法及使用的模具
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，特别涉及一种弧形锻件的成形方法及使用的模具。
背景技术
在航空发动机中，高温合金弧形薄壁类零件的应用较多，由于高温合金特有的合金成份和微观组织结构决定了其热加工成形工艺有别于其它普通材料，因此，通常会需要通过锻造方式制造出坯料然后再通过机械加工最终成型。
由于高温合金塑性低，变形抗力大，热加工温度范围窄，导热性差。因此，通常锻造做制成的坯料通常会需要覆盖高温合金弧形薄壁类零件的整体尺寸。图1为一种高温合金锻件的坯料结构示意图，参见图1所示，图中虚线表示薄壁类零件的最终产品形状，现有的锻造坯料通常为包含薄壁类零件的最终产品尺寸的环状结构，因此，材料利用率低、生产效率低、机械加工余量大、加工成本高，更重要的是金属材料在机加过程中被切割，会使构件的强度大大降低。为获得高质量零件，获得流线顺畅、组织细密的锻造组织，因此需要改进锻造成形工艺方法。
图2为一种高温合金弧形锻件的结构示意图，图中虚线表示薄壁类零件的最终产品形状，参见图2所示，如能将锻造坯料制成与该薄壁类零件弧度一致的弧形锻件100，则可提高材料利用率，并大大减少机加余量，从而避免机加过程中金属材料微观组织结构的变化。该弧形锻件100的厚度通常大于等于20mm。其内腔最小直径D2约为外壁最大直径D1的1/2，其高度H1约为外壁最大直径D1的1/5，
图3为现有的用于加工图2的高温合金弧形锻件的锻造模具的结构原理示意图，参见图3所示，现有的高温合金弧形锻件锻造方法为，在将高温合金原材料通过自由锻成形为厚板(厚度大于等于20mm)后，经过冲孔后制作出环坯料3，然后提供一个冲头1和一个阴模2通过静压机对环坯料3热翻边锻造，考虑到金属材料热变形后会有回弹，因此所述冲头1的尺寸比所述弧形锻件100的内腔尺寸大1-2mm，在实际生产中，所述环坯料3在模具内热翻边锻造成形为所述弧形锻件100后，由于所述弧形锻件100的高度尺寸比较大，弯曲的弧度也很大，加上热涨冷缩的作用，会使所述弧形锻件100底部产生较大的张力，从而紧紧的抱紧在所述冲头1端面，跟所述冲头1一起往上运动，需要人工将所述弧形锻件100从所述冲头1上取下，导致生产过程中断，因此生产效率很低，且在取下过程中，容易导致所述弧形锻件100内腔表面损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种弧形锻件的成形方法及使用的模具，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种弧形锻件的成形方法，其用于加工厚度大于等于20mm，内腔最小直径D2约为外壁最大直径D1的1/2，高度H1约为外壁最大直径D1的1/5的高温合金弧形锻件100，其包括如下步骤，
步骤A，将高温合金原材料通过自由锻成形为厚度大于等于20mm的厚板后，经过冲孔后制作出环坯料，
步骤B，提供一个模具，其包括第一冲头，与所述第一冲头活动连接的倒T形冲头，用于支撑所述环坯料的第一阴模，所述第一冲头的型面高度在所述弧形锻件的高度的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头的大头部的高度在所述弧形锻件的高度的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头的杆部的高度与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件的高度，所述大头部的外径比所述弧形锻件的内腔最小直径大2-3mm，所述第一冲头的型面尺寸比对应的所述弧形锻件的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模的内腔高度大于所述第一冲头的型面高度、所述大头部的高度以及所述杆部的高度之和，所述大头部设置有一个进油腔，所述进油腔通过至少一个径向油孔与所述大头部外侧壁的环形的供油环槽连接，所述第一阴模的底部设置有一个顶板，所述顶板设置有一个盘管槽，所述盘管槽内设置有通过一个连通孔与外部的高压供油设备连接的柔性油管，所述柔性油管与所述进油腔可拆卸连接，
将所述环坯料置于所述第一阴模上，从所述环坯料的孔洞中将所述柔性油管拉出，并与所述进油腔连接，然后将所述倒T形冲头置于所述环坯料的孔洞上方，通过静压机使所述第一冲头与所述倒T形冲头连接，并使所述倒T形冲头向下位移，同时启动所述高压供油设备通过所述柔性油管经由所述进油腔和所述供油环槽向工作面持续提供润滑油，在所述环坯料被成形为所述弧形锻件后，关闭所述高压供油设备停止供油，所述大头部继续向下移动并穿过所述弧形锻件的内腔掉落在所述第一阴模的内腔中，所述静压机带动所述第一冲头向上移动脱离与所述弧形锻件的接触，在从所述第一阴模上取下所述弧形锻件后，使所述顶板向上移动，将所述倒T形冲头顶出所述第一阴模，断开所述柔性油管与所述进油腔的连接，即可取下所述倒T形冲头，完成对所述弧形锻件的锻造。
优选地，在步骤B中，所述第一冲头与所述杆部之间设置有定位销，通过静压机使所述第一冲头与所述倒T形冲头连接时，使所述第一冲头与所述杆部通过定位销连接。
优选地，在步骤B中，所述第一阴模上设置有定位块61，放置所述环坯料时，使所述环坯料与所述定位块贴合。
本发明还提供了用于上述方法的一种模具，其包括第一冲头，与所述第一冲头活动连接的倒T形冲头，用于支撑所述环坯料的第一阴模，所述第一冲头的型面高度在所述弧形锻件的高度的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头的大头部的高度在所述弧形锻件的高度的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头的杆部的高度与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件的高度，所述大头部的外径比所述弧形锻件的内腔最小直径大2-3mm，所述第一冲头的型面尺寸比对应的所述弧形锻件的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模的内腔高度大于所述第一冲头的型面高度、所述大头部的高度以及所述杆部的高度之和，所述大头部设置有一个进油腔，所述进油腔通过至少一个径向油孔与所述大头部外侧壁的环形的供油环槽连接，所述第一阴模的底部设置有一个顶板，所述顶板设置有一个盘管槽，所述盘管槽内设置有通过一个连通孔与外部的高压供油设备连接的柔性油管，所述柔性油管与所述进油腔可拆卸连接。
优选地，所述杆部设置有一个环槽。
优选地，所述第一冲头与所述杆部之间设置有定位销。
优选地，所述第一阴模上可设置定位块。
本发明所提供的一种弧形锻件的成形方法及使用的模具，有效解决了弧形锻件热翻边成形过程中，锻件抱紧力对成形工序工作效率的影响，且大大提高了锻件的成形质量。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为一种高温合金锻件的坯料结构示意图；
图2为一种高温合金弧形锻件的结构示意图；
图3为现有的用于加工图2的高温合金弧形锻件的锻造模具的结构原理示意图；
图4为根据本发明的一个具体实施例的一种弧形锻件的成形方法所使用的模具的结构原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
图2为一种高温合金弧形锻件的结构示意图，图4为根据本发明的一个具体实施例的一种弧形锻件的成形方法所使用的模具的结构原理示意图。参见图2、4所示，本发明提供了一种弧形锻件的成形方法，其用于加工厚度大于等于20mm，内腔最小直径D2约为外壁最大直径D1的1/2，高度H1约为外壁最大直径D1的1/5的高温合金弧形锻件100，其包括如下步骤，
步骤A，将高温合金原材料通过自由锻成形为厚度大于等于20mm的厚板后，经过冲孔后制作出环坯料3，
步骤B，提供一个模具，其包括第一冲头4，与所述第一冲头4活动连接的倒T形冲头5，用于支撑所述环坯料3的第一阴模6，所述第一冲头4的型面高度H2在所述弧形锻件100的高度H1的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头5的大头部51的高度H3在所述弧形锻件100的高度H1的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头5的杆部52的高度H4与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件100的高度H1，所述大头部51的外径D3比所述弧形锻件100的内腔最小直径D2大2-3mm，所述第一冲头4的型面尺寸比对应的所述弧形锻件100的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模6的内腔高度H5大于所述第一冲头4的型面高度H2、所述大头部51的高度H3以及所述杆部52的高度H4之和，所述大头部51设置有一个进油腔511，所述进油腔511通过至少一个径向油孔512与所述大头部51外侧壁的环形的供油环槽513连接，所述第一阴模6的底部设置有一个顶板7，所述顶板7设置有一个盘管槽71，所述盘管槽71内设置有通过一个连通孔72与外部的高压供油设备(图中未示出)连接的柔性油管(图中未示出)，所述柔性油管与所述进油腔511可拆卸连接，
将所述环坯料3置于所述第一阴模6上，从所述环坯料3的孔洞中将所述柔性油管拉出，并与所述进油腔511连接，然后将所述倒T形冲头5置于所述环坯料3的孔洞上方，通过静压机使所述第一冲头4与所述倒T形冲头5连接，并使所述倒T形冲头5向下位移，同时启动所述高压供油设备通过所述柔性油管经由所述进油腔511和所述供油环槽513向工作面持续提供润滑油，在所述环坯料3被成形为所述弧形锻件100后，关闭所述高压供油设备停止供油，所述大头部51继续向下移动并穿过所述弧形锻件100的内腔掉落在所述第一阴模6的内腔中，所述静压机带动所述第一冲头4向上移动脱离与所述弧形锻件100的接触，在从所述第一阴模6上取下所述弧形锻件100后，使所述顶板7向上移动，将所述倒T形冲头5顶出所述第一阴模6，断开所述柔性油管与所述进油腔511的连接，即可取下所述倒T形冲头5，完成对所述弧形锻件100的锻造。
本发明与现有技术最大的区别就在于，所述第一冲头4与所述倒T形冲头5可分离，在所述弧形锻件100成形后，所述倒T形冲头5继续向下移动与所述弧形锻件100脱离接触，从而避免了背景技术中如图3所示的现有模具的所述弧形锻件100会跟所述冲头1一起往上运动，从而导致生产过程中断的问题。此外，在所述倒T形冲头5将环坯料3成形为所述弧形锻件100的过程中，可通过所述供油环槽513向工作面持续提供润滑油，从而有助于所述弧形锻件100内腔的成形以及所述倒T形冲头5与所述弧形锻件100内腔的分离。
所述杆部52可设置有一个环槽53，这样便于利用抱钳等工具移动所述倒T形冲头5。
在一个优选实施例中，在步骤B中，所述第一冲头4与所述杆部52之间可设置有定位销(图中未示出)，通过静压机使所述第一冲头4与所述倒T形冲头5连接时，可使所述第一冲头4与所述杆部52通过定位销连接，这样可确保所述第一冲头4与所述倒T形冲头5同轴运动。
在一个优选实施例中，在步骤B中，所述第一阴模6上可设置定位块61，放置所述环坯料3时，使所述环坯料3与所述定位块61贴合，可保障所述环坯料3的中空孔与所述第一冲头4同轴。
本发明还提供了用于上述方法的一种模具，其包括第一冲头4，与所述第一冲头4活动连接的倒T形冲头5，用于支撑所述环坯料3的第一阴模6，所述第一冲头4的型面高度H2在所述弧形锻件100的高度H1的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头5的大头部51的高度H3在所述弧形锻件100的高度H1的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头5的杆部52的高度H4与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件100的高度H1，所述大头部51的外径D3比所述弧形锻件100的内腔最小直径D2大2-3mm，所述第一冲头4的型面尺寸比对应的所述弧形锻件100的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模6的内腔高度H5大于所述第一冲头4的型面高度H2、所述大头部51的高度H3以及所述杆部52的高度H4之和，所述大头部51设置有一个进油腔511，所述进油腔511通过至少一个径向油孔512与所述大头部51外侧壁的环形的供油环槽513连接，所述第一阴模6的底部设置有一个顶板7，所述顶板7设置有一个盘管槽71，所述盘管槽71内设置有通过一个连通孔72与外部的高压供油设备(图中未示出)连接的柔性油管(图中未示出)，所述柔性油管与所述进油腔511可拆卸连接。
在一个优选实施例中，所述杆部52可设置有一个环槽53，这样便于利用抱钳等工具移动所述倒T形冲头5。
在一个优选实施例中，所述第一冲头4与所述杆部52之间可设置有定位销(图中未示出)，这样可确保所述第一冲头4与所述倒T形冲头5同轴运动。
在一个优选实施例中，所述第一阴模6上可设置定位块61，这样可进一步确保放置所述环坯料3时，所述环坯料3的中空孔与所述第一冲头4同轴。
本发明所提供的一种弧形锻件的成形方法及使用的模具，有效解决了弧形锻件热翻边成形过程中，锻件抱紧力对成形工序工作效率的影响，且大大提高了锻件的成形质量。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种弧形锻件的成形方法，其用于加工厚度大于等于20mm，内腔最小直径D2约为外壁最大直径D1的1/2，高度H1约为外壁最大直径D1的1/5的高温合金弧形锻件100，其包括如下步骤，
步骤A，将高温合金原材料通过自由锻成形为厚度大于等于20mm的厚板后，经过冲孔后制作出环坯料，
步骤B，提供一个模具，其包括第一冲头，与所述第一冲头活动连接的倒T形冲头，用于支撑所述环坯料的第一阴模，所述第一冲头的型面高度在所述弧形锻件的高度的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头的大头部的高度在所述弧形锻件的高度的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头的杆部的高度与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件的高度，所述大头部的外径比所述弧形锻件的内腔最小直径大2-3mm，所述第一冲头的型面尺寸比对应的所述弧形锻件的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模的内腔高度大于所述第一冲头的型面高度、所述大头部的高度以及所述杆部的高度之和，所述大头部设置有一个进油腔，所述进油腔通过至少一个径向油孔与所述大头部外侧壁的环形的供油环槽连接，所述第一阴模的底部设置有一个顶板，所述顶板设置有一个盘管槽，所述盘管槽内设置有通过一个连通孔与外部的高压供油设备连接的柔性油管，所述柔性油管与所述进油腔可拆卸连接，
将所述环坯料置于所述第一阴模上，从所述环坯料的孔洞中将所述柔性油管拉出，并与所述进油腔连接，然后将所述倒T形冲头置于所述环坯料的孔洞上方，通过静压机使所述第一冲头与所述倒T形冲头连接，并使所述倒T形冲头向下位移，同时启动所述高压供油设备通过所述柔性油管经由所述进油腔和所述供油环槽向工作面持续提供润滑油，在所述环坯料被成形为所述弧形锻件后，关闭所述高压供油设备停止供油，所述大头部继续向下移动并穿过所述弧形锻件的内腔掉落在所述第一阴模的内腔中，所述静压机带动所述第一冲头向上移动脱离与所述弧形锻件的接触，在从所述第一阴模上取下所述弧形锻件后，使所述顶板向上移动，将所述倒T形冲头顶出所述第一阴模，断开所述柔性油管与所述进油腔的连接，即可取下所述倒T形冲头，完成对所述弧形锻件的锻造。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述第一冲头与所述杆部之间设置有定位销，通过静压机使所述第一冲头与所述倒T形冲头连接时，使所述第一冲头与所述杆部通过定位销连接。
3.根据权利要求1-2所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述第一阴模上设置有定位块61，放置所述环坯料时，使所述环坯料与所述定位块贴合。
4.一种用于权利要求1所述的方法的模具，其特征在于，其包括第一冲头，与所述第一冲头活动连接的倒T形冲头，用于支撑所述环坯料的第一阴模，所述第一冲头的型面高度在所述弧形锻件的高度的3/5-2/3之间，所述倒T形冲头的大头部的高度在所述弧形锻件的高度的1/3-2/5之间，所述倒T形冲头的杆部的高度与所述第一冲头4的型面高度H2之和大于所述弧形锻件的高度，所述大头部的外径比所述弧形锻件的内腔最小直径大2-3mm，所述第一冲头的型面尺寸比对应的所述弧形锻件的内腔尺寸大1-2mm，所述第一阴模的内腔高度大于所述第一冲头的型面高度、所述大头部的高度以及所述杆部的高度之和，所述大头部设置有一个进油腔，所述进油腔通过至少一个径向油孔与所述大头部外侧壁的环形的供油环槽连接，所述第一阴模的底部设置有一个顶板，所述顶板设置有一个盘管槽，所述盘管槽内设置有通过一个连通孔与外部的高压供油设备连接的柔性油管，所述柔性油管与所述进油腔可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述杆部设置有一个环槽。
6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述第一冲头与所述杆部之间设置有定位销。
7.根据权利要求4所述的模具，其特征在于，所述第一阴模上可设置定位块。
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