CN107537951B - 一种压气机罩喇叭口部件成型方法 - Google Patents

Abstract

一种压气机罩喇叭口部件成型方法，其包括如下步骤，步骤(1)，对与所述喇叭口部件等壁厚的板材制成的坯料进行第一次拉深；步骤(2)，在步骤(1)成型的坯料上车内孔。步骤(3)，提供一个第一冲压模具，成型BD段型面。步骤(4)，对步骤(3)成型的坯料进行加工，完成BD段型面成型。步骤(5)，提供第二模具，完成AB型面的成型。本发明所提供的压气机罩喇叭口部件的成型方法，通过设置关键点分段成型，采用了第一冲压模具和第二模具，从而使得复杂型面成型可通过普通冲床、车床进行加工，在保障产品质量的同时大大节约了制造成本。

Description

一种压气机罩喇叭口部件成型方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种航空发动机的薄壁压气机罩喇叭口部件的加工成型方法。

背景技术

图1为一种航空发动机的压气机罩喇叭口部件的半剖结构示意图，参见图1所示，该喇叭口部件1为环形薄壁件，其壁厚t为1.02mm，其ABCD为样条曲线，要求连续且圆滑过渡，并且对轮廓度要求高。图中A点为所述喇叭口部件1的型面的外弧面最低点，B点为型面的最高点，D点为型面的内腔的最低点，C点为型面的内腔的特征点，其用于在制造和检测过程中帮助定义BC段形状，例如，其可以是在轴线200方向上与A点和C点等距的标记点。对于装配基准100，B点和D点的尺寸L1和L2有严格的尺寸要求，A点和B点之间的尺寸L3也有严格的尺寸要求。例如，对于某型号的发动机的喇叭口部件1，其D点的直径φ1为163.32±0.12mm，L1为31.2±0.2mm，L2为2.667mm，L3为11.2±0.2mm。对于该喇叭口部件1，通常采用涨型设备一次成型，但涨型设备通常设备成本较高，且适合大批量生产。对于小批量生产时，如何控制成本及保障质量即成为迫切需要的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压气机罩喇叭口部件成型方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种压气机罩喇叭口部件成型方法，所述喇叭口部件为环形薄壁件，其内壁型面为样条曲线ABD，A点为所述喇叭口部件的型面的外弧面最低点，B点为型面的最高点，D点为型面的内腔的最低点，其包括如下步骤：

步骤(1)，对与所述喇叭口部件等壁厚的板材制成的坯料进行第一次拉深，由轴线向外侧顺序成型第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的内侧切点B1与外侧切点E点之间的弧长与A点和B点间弧长相同，所述B1点与轴线的距离和所述B点与轴线的距离相同；所述B1点与所述E点在径向上的距离和所述B点与AB段弧线在径向上最外端切点的距离相同。所述第二弯折部为半径是5mm的圆弧倒角。

步骤(2)，在步骤(1)成型的坯料上车内孔。

步骤(3)，提供一个第一冲压模具，所述第一冲压模具包括固定的垫环、可上下移动的第一上模和第一下模，所述垫环设置有对应所述第二弯折部至所述B1点的型面，所述第一上模设置有对应所述喇叭口部件的ABD整段弧面的型面，所述第一下模设置有对应所述BD段弧面的型面，利用所述垫环和所述第一上模夹持住在步骤(2)成型的坯料后，通过向上移动所述第一下模，即可在所述坯料上翻出内孔，成形内腔，即在所述坯料上成型BD段型面。

步骤(4)，对步骤(3)成型的坯料进行加工，去除内腔中D点以下的多余物料以及外弧面上E点以下的多余物料，至此完成BD段型面成型。

步骤(5)，提供第二模具，所述第二模具包括第二下模，可径向分离移动的第二上模模组，用于驱动所述第二上模模组的锥形块，用于成型A点型面的第三上模，所述第二下模设置有对应BD段弧面以及所述B点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第三上模设置有对应所述A点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第二上模模组设置有对应AB段弧线的弧面，将步骤(4)成型的坯料放置在所述第二下模上，然后放上所述第二上模模组，向下移动所述锥形块，使所述第二上模模组的各分块径向向外扩张，从而压迫所述BE段型面，使E点向轴线方向移动，之后向下移动所述第三上模，从而使E点移动至A点的位置，完成AB型面的成型。

优选地，在步骤(5)中，所述第二上模模组由同一圆形块切割而成的六个分块组成，包含相对的两个矩形分块和相同的四个扇形分块。

优选地，至少一个所述矩形分块上可设置有一个导向槽，所述锥形块上设置有导向销钉。

优选地，在步骤(2)中，步骤(1)所成型的所述坯料的高度h1是21mm，最大直径φ3是250mm。

本发明所提供的压气机罩喇叭口部件的成型方法，通过设置关键点分段成型，采用了第一冲压模具和第二模具，从而使得复杂型面成型可通过普通冲床、车床进行加工，在保障产品质量的同时大大节约了制造成本。

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为一种航空发动机的压气机罩喇叭口部件的半剖结构示意图；

图2为根据本发明的一个具体实施例的一种压气机罩喇叭口部件成型方法的步骤(1)的坯料的半剖截面示意图；

图3为图2的坯料完成步骤(2)后的半剖截面示意图；

图4为图3的坯料完成步骤(3)后的半剖截面示意图；

图5为步骤(3)的第一冲压模具的立体分解结构示意图；

图6为图5的第一冲压模具的剖视原理示意图；

图7为步骤(5)的第二模具的立体分解结构示意图；

图8为图7中第二上模模组的立体结构示意图；

图9为图7的第二模具的剖视原理示意图。

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1为一种航空发动机的压气机罩喇叭口部件的半剖结构示意图；图2为根据本发明的一个具体实施例的一种压气机罩喇叭口部件成型方法的步骤(1)的坯料的半剖截面示意图；图3为图2的坯料完成步骤(2)后的半剖截面示意图；图4为图3的坯料完成步骤(3)后的半剖截面示意图；图5为步骤(3)的第一冲压模具的立体分解结构示意图；图6为图5的第一冲压模具的剖视原理示意图；图7为步骤(5)的第二模具的立体分解结构示意图；图8为图7中第二上模模组的立体结构示意图；图9为图7的第二模具的剖视原理示意图。参见图1-9所示，本发明提供了一种压气机罩喇叭口部件成型方法，所述喇叭口部件1为环形薄壁件，其内壁型面为样条曲线ABD，A点为所述喇叭口部件1的型面的外弧面最低点，B点为型面的最高点，D点为型面的内腔的最低点，其包括如下步骤：

步骤(1)，对与所述喇叭口部件1等壁厚的板材制成的坯料400进行第一次拉深，参见图2所示，由轴线200向外侧顺序成型第一弯折部310和第二弯折部320，所述第一弯折部的内侧切点B1与外侧切点E点之间的弧长与A点和B点间弧长相同，所述B1点与轴线200的距离和所述B点与轴线200的距离相同；所述B1点与所述E点在径向上的距离L5和所述B点与AB段弧线在径向上最外端切点的距离L4相同。所述第二弯折部320为半径是5mm的圆弧倒角。

在本步骤完成后，所述喇叭口部件1的B点(即型面最高点)完成，也就是说，所述B1点的坐标可作为B点的坐标。

步骤(2)，在步骤(1)成型的坯料400上车内孔，参见图3所示，使B1点与内孔边缘的距离大于BD段弧长，参见图3所示，B1点与内孔边缘的距离可以只比BD段弧长多5mm，当然，为了便于加工，内孔的直径可设置为整数，

步骤(3)，提供一个第一冲压模具1，参见图4-6所示，所述第一冲压模具1包括固定的垫环11、可上下移动的第一上模12和第一下模13，所述垫环11设置有对应所述第二弯折部320至所述B1点的型面，所述第一上模12设置有对应所述喇叭口部件1的ABD整段弧面的型面，所述第一下模13设置有对应所述BD段弧面的型面，利用所述垫环11和所述第一上模12夹持住在步骤(2)成型的坯料400后，通过向上移动所述第一下模13，即可在所述坯料400上翻出内孔，成形内腔，即在所述坯料400上成型BD段型面。

步骤(4)，对步骤(3)成型的坯料400进行加工，去除内腔中D点以下的多余物料以及外弧面上E点以下的多余物料，至此完成BD段型面成型。去除多余物料时，可根据所述BD段弧面尺寸制备相应夹具，从而可利用车床通过车工工序去除物料。

步骤(5)，提供第二模具2，参见图7-9，所述第二模具2包括第二下模21，可径向分离移动的第二上模模组22，用于驱动所述第二上模模组22的锥形块23，用于成型A点型面的第三上模24，所述第二下模21设置有对应BD段弧面以及所述B点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第三上模24设置有对应所述A点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第二上模模组22设置有对应AB段弧线的弧面，将步骤(4)成型的坯料400放置在所述第二下模21上，然后放上所述第二上模模组22，向下移动所述锥形块23，使所述第二上模模组22的各分块径向向外扩张，从而压迫所述BE段型面，使E点向轴线方向移动，之后向下移动所述第三上模24，从而使E点移动至A点的位置，完成AB型面的成型。

所述第二上模模组22可以由同一圆形块切割而成的六个分块组成，可以包含相对的两个矩形分块221和相同的四个扇形分块222，至少一个所述矩形分块221上可设置有一个导向槽2211，所述锥形块23上可设置有导向销钉231，这样可保障所述锥形块23在推动所述矩形分块221和所述扇形分块222径向向外扩张的过程中，各分块只做径向直线运动。

下面以背景技术中的喇叭口部件1为例具体说明本发明所提供的方法的步骤，所述喇叭口部件1壁厚t为1.02mm，其ABCD为样条曲线，要求连续且圆滑过渡，并且对轮廓度要求高。图中A点为所述喇叭口部件1的型面的外弧面最低点，B点为型面的最高点，D点为型面的内腔的最低点，对于装配基准100，B点和D点的尺寸L1和L2有严格的尺寸要求，A点和B点之间的尺寸L3也有严格的尺寸要求。例如，对于某型号的发动机的喇叭口部件1，其D点的直径φ1为163.32±0.12mm，L1为31.2±0.2mm，L2为2.667mm，L3为11.2±0.2mm。为加工所述喇叭口部件1，可采用如下步骤：

步骤(1)，对与所述喇叭口部件1等壁厚的板材制成的坯料400进行第一次拉深，也即是对板厚为1.02mm的直径为300mm的平板料拉深，坯料400轴心可预先加工出直径φ2为10mm的中心孔，这样一方面可避免拉深过程进行定位，另一方面可有利于拉深过程板材的应力释放。

由轴线200向外侧顺序成型第一弯折部310和第二弯折部320，所述第一弯折部的内侧切点B1与外侧切点E点之间的弧长与A点和B点间弧长相同，所述B1点与轴线200的距离和所述B点与轴线200的距离相同；所述B1点与所述E点在径向上的距离L5和所述B点与AB段弧线在径向上最外端切点的距离L4相同。所述第二弯折部320为半径是5mm的圆弧倒角。

在本步骤完成后，所述喇叭口部件1的B点(即型面最高点)完成，也就是说，所述B1点的坐标可作为B点的坐标。所述坯料400的高度h1可以是21mm，最大直径φ3可以是250mm，这样一方面看确保所述第二弯折部320的折边留有足够的长度用于后继工序夹持，另一方面21mm的高度可便于后继设计制造相关模具。

步骤(2)，在步骤(1)成型的坯料400上车内孔，使B1点与内孔边缘的距离大于BD段弧长，参见图3所示，B1点与内孔边缘的距离可以只比BD段弧长多5mm，当然，为了便于加工，内孔的直径可设置为整数，例如，内孔的直径φ4可设置为120mm。

步骤(3)提供一个第一冲压模具1，参见图4-6所示，所述第一冲压模具1包括固定的垫环11、可上下移动的第一上模12和第一下模13，所述垫环11设置有对应所述第二弯折部320至所述B1点的型面，所述第一上模12设置有对应所述喇叭口部件1的ABD整段弧面的型面，所述第一下模13设置有对应所述BD段弧面的型面，利用所述垫环11和所述第一上模12夹持住在步骤(2)成型的坯料400后，通过向上移动所述第一下模13，即可在所述坯料400上翻出内孔，成形内腔，即在所述坯料400上成型BD段型面。

在利用所述第一冲压模具1成型后的所述坯料400上，内腔中D点以下的部分的型面为直线，且其直径与D点直径相同，也就是直径φ1为设计尺寸163.32±0.12mm，这样就便于后继利用车工工序去除多余物料。

步骤(4)，对步骤(3)成型的坯料400进行加工，去除内腔中D点以下的多余物料以及外弧面上E点以下的多余物料，至此完成BD段型面成型。去除多余物料时，可根据所述BD段弧面尺寸制备相应夹具，从而可利用车床通过车工工序去除物料。

步骤(5)，提供第二模具2，参见图7-9，所述第二模具2包括第二下模21，可径向分离移动的第二上模模组22，用于驱动所述第二上模模组22的锥形块23，用于成型A点型面的第三上模24，所述第二下模21设置有对应BD段弧面以及所述B点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第三上模24设置有对应所述A点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第二上模模组22设置有对应AB段弧线的弧面，将步骤(4)成型的坯料400放置在所述第二下模21上，然后放上所述第二上模模组22，向下移动所述锥形块23，使所述第二上模模组22的各分块径向向外扩张，从而压迫所述BE段型面，使E点向轴线方向移动，之后向下移动所述第三上模24，从而使E点移动至A点的位置，完成AB型面的成型。

本发明所提供的压气机罩喇叭口部件的成型方法，通过设置关键点分段成型，采用了第一冲压模具和第二模具，从而使得复杂型面成型可通过普通冲床、车床进行加工，在保障产品质量的同时大大节约了制造成本。

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 (4)

1.一种压气机罩喇叭口部件成型方法，其特征在于，所述喇叭口部件为环形薄壁件，其内壁型面为样条曲线ABD，A点为所述喇叭口部件的型面的外弧面最低点，B点为型面的最高点，D点为型面的内腔的最低点，其包括如下步骤：

步骤(1)，对与所述喇叭口部件等壁厚的板材制成的坯料进行第一次拉深，由轴线向外侧顺序成型第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的内侧切点B1与外侧切点E点之间的弧长与A点和B点间弧长相同，所述B1点与轴线的距离和所述B点与轴线的距离相同；所述B1点与所述E点在径向上的距离和所述B点与AB段弧线在径向上最外端切点的距离相同，所述第二弯折部为半径是5mm的圆弧倒角，

步骤(2)，在步骤(1)成型的坯料上车内孔，

步骤(3)，提供一个第一冲压模具，所述第一冲压模具包括固定的垫环、可上下移动的第一上模和第一下模，所述垫环设置有对应所述第二弯折部至所述B1点的型面，所述第一上模设置有对应所述喇叭口部件的ABD整段弧面的型面，所述第一下模设置有对应BD段弧面的型面，利用所述垫环和所述第一上模夹持住在步骤(2)成型的坯料后，通过向上移动所述第一下模，即可在所述坯料上翻出内孔，成形内腔，即在所述坯料上成型BD段型面，

步骤(4)，对步骤(3)成型的坯料进行加工，去除内腔中D点以下的多余物料以及外弧面上E点以下的多余物料，至此完成BD段型面成型，

步骤(5)，提供第二模具，所述第二模具包括第二下模，可径向分离移动的第二上模模组，用于驱动所述第二上模模组的锥形块，用于成型A点型面的第三上模，所述第二下模设置有对应BD段弧面以及所述B点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第三上模设置有对应所述A点至AB段弧线在径向上最外端切点之间的弧面，所述第二上模模组设置有对应AB段弧线的弧面，将步骤(4)成型的坯料放置在所述第二下模上，然后放上所述第二上模模组，向下移动所述锥形块，使所述第二上模模组的各分块径向向外扩张，从而压迫BE段型面，使E点向轴线方向移动，之后向下移动所述第三上模，从而使E点移动至A点的位置，完成AB型面的成型。

2.一种如权利要求1所述的压气机罩喇叭口部件成型方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述第二上模模组由同一圆形块切割而成的六个分块组成，包含相对的两个矩形分块和相同的四个扇形分块。

3.一种如权利要求2所述的压气机罩喇叭口部件成型方法，其特征在于，至少一个所述矩形分块上可设置有一个导向槽，所述锥形块上设置有导向销钉。

4.一种如权利要求1所述的压气机罩喇叭口部件成型方法，其特征在于，在步骤(2)中，步骤(1)所成型的所述坯料的高度h1是21mm，最大直径φ3是250mm。