CN107891111B - 一种三叉支架的制备方法及三叉支架 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空航天设备配件技术领域,公开了一种三叉支架的制备方法及三叉支架。三叉支架的制备方法包括如下步骤:A、提供镍铁合金的圆柱形坯料,对坯料进行加热;B、将坯料锻造成为正六边形棱柱;C、通过分料辊在周向对坯料进行分料操作,得到坯料本体以及分别固连于坯料本体的三个支脚,三个支脚在坯料本体的周向上均匀分布;D、对三个支脚进行拔长作业,使得三个支脚沿坯料本体径向伸长;E、进行折弯作业,使得三个支脚相对于坯料本体同向折弯,得到三叉支架。三叉支架通过上述三叉支架的制备方法制备而成。本发明中,通过自由锻造方式直接成型出三叉支架的整体结构,有效地降低了生产制造的成本。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天设备配件技术领域,尤其涉及一种三叉支架的制备方法及三叉支架。
背景技术
超因瓦合金也称为殷钢,是一种镍铁合金,其热膨胀系数极低,能在很宽的温度范围内保持固定长度,在航空航天领域有着重要的作用。
在航空航天设备当中,由镍铁合金制备而成的三叉支架是支撑可视窗口上的窗口玻璃的主要零部件。航空航天设备从地面升至空中在整个过程中,服役条件急剧变化,高温与激冷等工作环境交替存在,此时为确保航空航天设备结构的稳定性与安全性,要保证窗口玻璃以及三叉支架结构的可靠。其中,窗口玻璃由于其特殊的材料和结构特性,在整个服役过程中不易变形,从而相应提高了对三叉支架性能的要求,如果三叉支架存在变形,则会造成与之贴合的窗口玻璃损坏,严重影响航空航天设备的安全。
三叉支架尺寸较大,结构复杂,由于其功能作用的特殊性,必须整体成型制造,若是采用焊接方式制造,由于焊口处与本体处存在差异,容易产生形变,若采用机加工的方式制造,加工量大,材料利用率低,生产周期长,生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三叉支架的制备方法,使用该方法制备三叉支架时机加工量小、材料利用率高、生产周期短、生产成本低。
本发明的另一目的在于提供一种三叉支架,其金属流线沿零件外形分布,整体机械性能稳定,强度高,重量轻,形状和尺寸精确可靠。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种三叉支架的制备方法,包括如下步骤:
A、提供镍铁合金的圆柱形坯料,对坯料进行加热;
B、将坯料锻造成为正六边形棱柱;
C、通过分料辊在周向对坯料进行分料操作,得到坯料本体以及分别固连于坯料本体的三个支脚,三个支脚在坯料本体的周向上均匀分布;
D、对三个支脚进行拔长作业,使得三个支脚沿坯料本体径向伸长;
E、进行折弯作业,使得三个支脚相对于坯料本体同向折弯,得到三叉支架。
作为优选,在步骤A中,对坯料加热时工艺参数为:预热温度为600-800℃,根据坯料长度,预热保温时间系数0.2-0.4min/mm,加热温度1000-1200℃,根据坯料长度,加热保温时间系数0.1-0.3min/mm,终锻温度≥850℃。
作为优选,在步骤A中,使用油炉或天然气炉对坯料进行加热。
作为优选,步骤B包括如下步骤:
b1、沿轴向对坯料进行锻粗成型;
b2、通过周向锻压,将坯料锻造成为正六边形棱柱;
b3、对坯料的上下端面进行平整;
b4、将坯料回炉进行再加热。
作为优选,在步骤B中,采用自由锻设备对坯料进行锻造成型。
作为优选,在步骤C中,对正六边形棱柱状的坯料进行分料时,使用分料辊对正六边形棱柱上相互间隔的三个侧壁进行压料,并且在各压料侧壁上的压料位置及尺寸相同,使得在另外三个侧壁位置处成型的三个支脚的尺寸始终保持一致。
作为优选,在步骤C中,分料完成后将坯料回炉进行再加热。
作为优选,步骤E包括如下步骤:
e1、提供带有成型腔的弯曲漏盘,将成型腔的中心位置对正弯曲冲头;
e2、将坯料放置于弯曲漏盘上,使得坯料本体与成型腔的中心位置对正;
e3、弯曲冲头对坯料施加压力,将坯料本体压入成型腔的底部,得到三叉支架。
作为优选,所述弯曲漏盘由热作模具钢制备而成。
为达另一目的,本发明还提供了一种三叉支架,通过上述三叉支架的制备方法制备而得。
本发明的有益效果:通过自由锻造方式直接成型出三叉支架的整体结构,相比现有焊接拼装或机加工除料的加工方方式,有效克服了镍铁合金难加工的特性,提高了材料使用率和制备效率,有效地降低了生产制造的成本,保证了加工而得的三叉支架结构和强度的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法的流程图;
图2是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料初始状态的侧视图;
图3是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料锻粗后的侧视图;
图4是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料锻成正六边形棱柱后的轴向示意图;
图5是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料被分料辊分料后的轴向示意图;
图6是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料的三个支脚被拔长后的轴向示意图;
图7是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料被弯曲漏盘和弯曲冲头配合折弯时部分结构的剖面结构示意图;
图8是本发明实施方式所提供的三叉支架的制备方法中坯料被弯曲漏盘和弯曲冲头配合折弯成型得三叉支架的结构示意图;
图9是本发明实施方式所提供的三叉支架的结构示意图。
图中:
10、坯料;11、坯料本体;12、支脚;20、弯曲漏盘;30、弯曲冲头;
1、三叉支架。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图9所示,本发明提供了一种三叉支架的制备方法,该方法具体包括如下步骤:
步骤一、提供镍铁合金的圆柱形坯料10,对坯料10进行加热。
在此步骤中,提供如图2所示的圆柱形坯料10,使用油炉或天然气炉对坯料10进行加热。在加热时,工艺参数为:预热温度为600-800℃,根据坯料10长度,预热保温时间系数0.2-0.4min/mm,加热温度1000-1200℃,根据坯料10长度,加热保温时间系数0.1-0.3min/mm,终锻温度≥850℃。具体的,在本实施例中,坯料10预热温度750℃,预热保温时间系数0.3min/mm,加热温度1100℃,加热保温时间系数0.2min/mm。上述设置,使得坯料10可以安全可行地到达适宜锻造的温度,确保了后续锻造加工的安全性和可靠性。
在本实施例中,所提供镍铁合金为牌号为4J32的超因瓦合金,由于其优良的力学性能,使得本发明制备而得的三叉支架1更加适用于航空航天设备配件。
步骤二、沿轴向对坯料10进行锻粗成型。
在本实施例中,整个锻造工艺采用自由锻设备对坯料10进行锻造成型。在此步骤中,如图3所示,对坯料10进行锻粗,方便后续支脚12的成型。
步骤三、通过周向锻压,将坯料10锻造成为正六边形棱柱。
在此步骤中,如图4所示,将坯料10滚圆锻六方,成型为正六边形棱柱,设计正六边形棱柱的三个相互间隔的侧壁为压料侧壁,在该压料侧壁上进行压料作业,另外三个相互间隔的侧壁为非压料侧壁,在该非压料侧壁处成型支脚12。
步骤四、对坯料10的上下端面进行平整。
该步骤中,平整工序的设置,使得后序分料成型支脚12时更另精确可靠。
步骤五、将坯料10回炉进行再加热。
该步骤中,再加热的设置,避免了前述锻造工序过后,坯料10温度降低,影响后序锻造工序的进行。
步骤六、通过分料辊在周向对坯料10进行分料操作,得到坯料本体11以及分别固连于坯料本体11的三个支脚12,三个支脚12在坯料本体11的周向上均匀分布。
如图5所示,在该步骤中,对正六边形棱柱状的坯料10进行分料时,使用分料辊对正六边形棱柱上相互间隔的三个压料侧壁进行压料,并且在各压料侧壁上的压料位置及尺寸相同,使得在非压料侧壁位置处成型的三个支脚12的尺寸始终保持一致。上述设置,使得三个支脚12的端面即为三个非压料侧壁的侧壁面,从而使得三个支脚12的成型位置准确,角度分布均匀。
在该步骤中,由于分料作业时间较长,在分料完成后将坯料10回炉进行再加热。与第一次再加热操作的目的相同,此时再加热的设置,避免了前述锻造工序过后,坯料10温度降低,影响后序锻造工序的进行。
步骤七、对三个支脚12进行拔长作业,使得三个支脚12沿坯料本体11径向伸长。
在此步骤中,如图6所示,对三个支脚12进行拔长作业,使得三个支脚12的长度达到三叉支架1的设计尺寸。
步骤八、提供带有成型腔的弯曲漏盘20,将成型腔的中心位置对正弯曲冲头30。
在此步骤中,弯曲漏盘20由热作模具钢制备而成。具体的在本实施例中,使用牌号为5CrMnMo的热锻模具钢,其热处理后洛氏硬度硬度为:HRC40~45。在具体操作时,首先将与弯曲漏盘20配合设置的弯曲冲头30安装于自由锻设备上,然后将弯曲漏盘20放置于自由锻设备的工作台上,并且使得其成型腔的中心位置与弯曲冲头30对正。
步骤九、将坯料10放置于弯曲漏盘20上,使得坯料本体11与成型腔的中心位置对正。
该步骤中,如图7所示,将坯料10放置于弯曲漏盘20于弯曲冲头30之间,使得坯料本体11分别与成型腔的中心位置和弯曲冲头30正对,保证后续折弯作业的精确可靠。
在步骤八和步骤九中,使得中心定位装置对弯曲漏盘20、坯料、弯曲冲头30进行中心定位,在本实施例中,中心定位装置可以定位用卡尺、光电传感器、激光定位器或是其它能够实用中心定位的设备或工具。具体的,以激光定位器为例,在使用时,将其安装于弯曲冲头30底部中心位置的凹陷处(保证在压合时不对其产生损坏),在弯曲漏盘20成型腔底部的中心装置和坯料顶面的中心位置设置定位点,在定位时,用定位点与激光束找正定位。
步骤十、弯曲冲头30对坯料10施加压力,将坯料本体11压入成型腔的底部,得到三叉支架1。
在此步骤中,如图8所示,自由锻设置驱动弯曲冲头30作业,弯曲冲头30对坯料10施加压力,将坯料本体11缓慢压入成型腔的底部,在此过程中,与坯料本体11相连的三个支脚12逐渐折弯,最终成型得到三叉支架1。
优选的,在锻造成型得到三叉支架1后,还可以对三叉支架1进行表面处理。
本发明三叉支架的制备方法中,通过自由锻造方式直接成型出三叉支架1的整体结构,相比现有焊接拼装或机加工除料的加工方方式,有效克服了镍铁合金难加工的特性,提高了材料使用率和制备效率,有效地降低了生产制造的成本,保证了加工而得的三叉支架1结构和强度的稳定性。
如图9所示,本发明还提供了一种三叉支架1,具体使用上述三叉支架的制备方法制备而成。
本发明所提供的三叉支架1,金属流线沿零件外形分布,整体机械性能稳定,强度高,重量轻,形状和尺寸精确可靠。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种三叉支架的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
A、提供镍铁合金的圆柱形坯料,对坯料进行加热;
B、将坯料锻造成为正六边形棱柱;
C、通过分料辊在周向对坯料进行分料操作,得到坯料本体以及分别固连于坯料本体的三个支脚,三个支脚在坯料本体的周向上均匀分布;
D、对三个支脚进行拔长作业,使得三个支脚沿坯料本体径向伸长;
E、进行折弯作业,使得三个支脚相对于坯料本体同向折弯,得到三叉支架;
步骤B包括如下步骤:
b1、沿轴向对坯料进行锻粗成型;
b2、通过周向锻压,将坯料锻造成为正六边形棱柱;
b3、对坯料的上下端面进行平整;
b4、将坯料回炉进行再加热;
在步骤C中,设计正六边形棱柱的三个相互间隔的侧壁为压料侧壁,在该压料侧壁上进行压料作业,另外三个相互间隔的侧壁为非压料侧壁,在该非压料侧壁处成型支脚;
步骤E包括如下步骤:
e1、提供带有成型腔的弯曲漏盘,将成型腔的中心位置对正弯曲冲头;
e2、将坯料放置于弯曲漏盘上,使得坯料本体与成型腔的中心位置对正;
e3、弯曲冲头对坯料施加压力,将坯料本体压入成型腔的底部,得到三叉支架。
2.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,在步骤A中,对坯料加热时工艺参数为:
预热温度为600-800℃,根据坯料长度,预热保温时间系数0.2-0.4min/mm,加热温度1000-1200℃,根据坯料长度,加热保温时间系数0.1-0.3min/mm,终锻温度≥850℃。
3.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,在步骤A中,使用油炉或天然气炉对坯料进行加热。
4.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,在步骤B中,采用自由锻设备对坯料进行锻造成型。
5.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,在步骤C中,对正六边形棱柱状的坯料进行分料时,使用分料辊对正六边形棱柱上相互间隔的三个侧壁进行压料,并且在各压料侧壁上的压料位置及尺寸相同,使得在另外三个侧壁位置处成型的三个支脚的尺寸始终保持一致。
6.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,在步骤C中,分料完成后将坯料回炉进行再加热。
7.根据权利要求1所述的三叉支架的制备方法,其特征在于,所述弯曲漏盘由热作模具钢制备而成。
8.一种三叉支架,其特征在于,使用权利要求1-7任一所述的三叉支架的制备方法制备而成。
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