CN109079141B - 一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套及方法 - Google Patents

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Abstract

一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套及方法，该外包套为容纳筋条的凹槽结构；槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；凹槽底部平面与侧壁之间通过圆弧拼接结构过渡，凹槽侧壁从底部向外倾斜。本发明通过设计合理的外包套成形模凹槽，解决筋条成形后需要进行二次加工的问题。

Description

一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套及方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，涉及粉末冶金的净成形/近净成形中的包套成形模结构设计方面。
背景技术
粉末冶金网格筋构件能够在减轻产品重量的同时保持较好的结构刚度，广泛应用于航空航天型号的进气机构、机匣类构件，其结构示意图如图1所示。
在粉末冶金工艺过程中，粉末被充填在型腔中，经热等静压后致密化成形，如图2所示。其中，外网格筋由成形模凹槽中填充的粉末收缩而成。
在热等静压过程中，粉坯会发生一定程度的收缩变形，使得外包套中的预置凹槽产生一定的变形量，最终导致筋条的结构和尺寸均有一定的偏差，表现在三个方面，如图3所示：
1、筋条高度和筋条宽度的尺寸偏差；
2、筋条高度方向和宽度方向的内凹现象；
3、筋条上沿处的尖角现象。
上述情况导致直接成形后的外筋条尺寸无法满足产品精度要求，通常采用增大工艺余量，随后进行机械加工的方式来满足产品的尺寸要求。由于进气机构、机匣类零件的结构通常非常复杂，机械加工需要工艺难度很大，导致工艺成本的上升和制备周期的延长，并且二次加工所带来的刀痕对产品的持久和疲劳性能有不利影响。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套及方法，设计合理的外包套成形模凹槽，解决筋条成形后需要进行二次加工的问题。
本发明的技术解决方案是：一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套，该外包套为容纳筋条的凹槽结构；槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；凹槽底部平面与侧壁之间通过圆弧拼接结构过渡，凹槽侧壁从底部向外倾斜。
进一步的，针对筋高在3mm～15mm的筋条，槽深F(x)和筋条理论高度x之间按如下经验公式进行设计：
F(x)＝0.13+1.15x；
上述计算单位为mm。
进一步的，针对筋宽在3mm～20mm的筋条，槽宽和筋宽之间按如下经验公式：
F(y)＝0.32+1.05y
其中，y为筋条的理论筋宽，F(y)为凹槽中间部位的槽宽，单位mm。
进一步的，槽深、槽宽的公差应控制在(-0.05,+0.05)。
进一步的，对于筋高为3mm～15mm，筋宽为3mm～20mm的筋条，凹槽侧壁向外倾斜的倾角应为2°～4°。
进一步的，所述的圆弧拼接结构由两段圆弧拼接而成，圆弧直径2～4mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.3～0.5mm的连线交汇处，两段圆弧的另一侧分别与凹槽底部平面、凹槽侧壁平滑过渡。
一种粉末冶金构件中的筋条变形的消除方法，通过下述方式实现：
设计筋条的成形模，通过对成形模的凹槽结构、尺寸进行优化，消除粉末冶金构件中的筋条变形；具体的：
根据筋条的理论筋高和筋宽，设计凹槽的槽宽和槽深，槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；
将凹槽侧壁设计成从底部向外倾斜的结构形式，通过预先计算的倾角设计，消除成形过程中筋条高度方向的局部收缩内凹现象；
将凹槽底部预置圆弧拼接结构，通过此方式，消除成形过程中筋条宽度方向的局部收缩内凹现象。
进一步的，针对筋高在3mm～15mm的筋条，槽深F(x)和筋条理论高度x之间按如下经验公式进行设计：
F(x)＝0.13+1.15x；
针对筋宽在3mm～20mm的筋条，槽宽和筋宽之间按如下经验公式：
F(y)＝0.32+1.05y
其中，y为筋条的理论筋宽，F(y)为凹槽中间部位的槽宽，单位mm。
进一步的，槽深、槽宽的公差应控制在(-0.05,+0.05)。
进一步的，对于筋高为3mm～15mm，筋宽为3mm～20mm的筋条，凹槽侧壁向外倾斜的倾角应为2°～4°。
进一步的，所述的圆弧拼接机构由两段圆弧拼接而成，圆弧直径2～4mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.3～0.5mm的连线交汇处，两段圆弧的另一侧分别与凹槽底部平面、凹槽侧壁平滑过渡。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明通过成形模凹槽深度尺寸的预设计计算，大大改善了筋条深度的尺寸偏差，不须经过样件验证即可将筋条深度偏差降低至±0.10mm；
(2)本发明通过成形模凹槽宽度尺寸的预设计计算，大大改善了筋条宽度的尺寸偏差，不须经过样件验证即可将筋条宽度偏差降低至±0.10mm；
(3)本发明通过成形模凹槽中的倾角设计，消除了筋条成形后高度方向和宽度方向的内凹现象；
(4)本发明通过成形模凹槽拐点处的圆弧拼接结构，消除了筋条热等静压成形后的尖角现象。
附图说明
图1为外网格筋构件结构示意图；
图2为薄壁构件结构示意图；
图3为筋条的理论模型和实际变形情况；
图4为外包套凹槽结构示意图；
图5为外包套凹槽结构工艺圆角示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作详细说明。
针对附图1中所示零件网格筋的成形，设计如附图2所示的成形模，并对成形模中的凹槽进行优化计算。优化后的凹槽结构如图4、5所示。
本发明一种粉末冶金构件中的筋条变形的消除方法，主要通过设计筋条的成形模，通过对成形模的凹槽结构、尺寸进行优化，消除粉末冶金构件中的筋条变形；具体的：
根据筋条的理论筋高和筋宽，设计凹槽的槽宽d和槽深g，槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；
将凹槽侧壁设计成从底部向外倾斜的结构形式，通过向外倾斜的倾角a，消除成形过程中筋条高度方向的局部收缩内凹现象；
将凹槽底部预置圆弧拼接结构b和c，通过此方式消除成形过程中筋条宽度方向的局部收缩内凹现象。
针对筋条结构成形中存在的结构变形等问题，本发明通过包套结构设计和高温高压过程中的变形情况运算校核，并结合实际工程应用中的经验数据总结，提出了一种外包套凹槽的结构尺寸预估设计计算方法，确定上述槽深、槽宽、槽壁倾斜角、工艺圆角等按照如下原则进行设计能够更好的达到本发明的目的。
1、槽深的设计
针对筋高在3mm～15mm的筋条，槽深和筋条高度之间可按如下经验公式：
F(x)＝0.13+1.15x
其中，x为筋条的理论高度，F(x)为槽深。
同时，槽深的公差应控制在(-0.05,+0.05)
2、槽宽的设计
针对筋宽在3mm～20mm的筋条，槽宽和筋宽之间可按如下经验公式：
F(y)＝0.32+1.05y
其中，y为筋条的理论筋宽，F(y)为外包套对应凹槽中间部位的槽宽。
同时，槽宽的公差应控制在(-0.05,+0.05)
3、凹槽倾角的设计
对于筋高为3mm～15mm，筋宽为3mm～20mm的筋条，包套凹槽的倾角应为2°～4°。
4、圆弧拼接结构的设计
凹槽底部平面与侧壁之间通过圆弧拼接结构过渡，圆弧拼接结构由两段圆弧拼接而成，圆弧直径2～4mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.3～0.5mm的连线交汇处，两端圆弧的另一侧分别与凹槽底部平面、凹槽侧壁平滑过渡，如图5所示。
实施例
针对附图1实例中的产品，其筋条的筋高为10mm，筋宽为6mm，分别从槽宽、槽深、倾角和圆角四个方面进行优化。
1、槽深的设计
筋条的筋高为10mm，按照经验公式，槽深可设计为11.63±0.05mm。
2、槽宽的设计
筋条的宽度为6mm，按照经验公式，槽宽可设计为6.62±0.05mm。
3、凹槽倾角的设计
对于该筋条，倾角可设计为2°30′。
4、工艺圆角的设计
凹槽底部的工艺圆角应由两段圆弧拼接而成，圆弧直径3mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.4mm的连线交汇处，如图5所示。
通过成形模凹槽的优化，成形后筋条的高度尺寸实测值为10±0.10mm，筋条的宽度尺寸实测值为6+0.10mm，消除了筋条高度方向和宽度方向的内凹现象，消除了筋条的尖角现象，实现了筋条尺寸的良好控制，不再需要进行后续机械加工，实现了降低生产成本，缩短生产周期的目标。本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (11)

1.一种消除粉末冶金构件中筋条结构尺寸偏差的外包套，其特征在于该外包套为容纳筋条的凹槽结构；槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；凹槽底部平面与侧壁之间通过圆弧拼接结构过渡，凹槽侧壁从底部向外倾斜。
2.根据权利要求1所述的外包套，其特征在于：针对筋高在3mm～15mm的筋条，槽深F(x)和筋条理论高度x之间按如下经验公式进行设计：
F(x)＝0.13+1.15x；
上述计算单位为mm。
3.根据权利要求1所述的外包套，其特征在于：针对筋宽在3mm～20mm的筋条，槽宽和筋宽之间按如下经验公式：
F(y)＝0.32+1.05y
其中，y为筋条的理论筋宽，F(y)为凹槽中间部位的槽宽，单位mm。
4.根据权利要求2或3所述的外包套，其特征在于：槽深、槽宽的公差应控制在(-0.05,+0.05)。
5.根据权利要求1所述的外包套，其特征在于：对于筋高为3mm～15mm，筋宽为3mm～20mm的筋条，凹槽侧壁向外倾斜的倾角应为2°～4°。
6.根据权利要求1所述的外包套，其特征在于：所述的圆弧拼接结构由两段圆弧拼接而成，圆弧直径2～4mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.3～0.5mm的连线交汇处，两段圆弧的另一侧分别与凹槽底部平面、凹槽侧壁平滑过渡。
7.一种粉末冶金构件中的筋条变形的消除方法，其特征在于通过下述方式实现：
设计筋条的成形模，通过对成形模的凹槽结构、尺寸进行优化，消除粉末冶金构件中的筋条变形；具体的：
根据筋条的理论筋高和筋宽，设计凹槽的槽宽和槽深，槽深、槽宽均大于筋条的理论高度、理论筋宽；
将凹槽侧壁设计成从底部向外倾斜的结构形式，通过预先计算的倾角设计，消除成形过程中筋条高度方向的局部收缩内凹现象；
将凹槽底部预置圆弧拼接结构，通过此方式，消除成形过程中筋条宽度方向的局部收缩内凹现象。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：针对筋高在3mm～15mm的筋条，槽深F(x)和筋条理论高度x之间按如下经验公式进行设计：
F(x)＝0.13+1.15x，单位mm；
针对筋宽在3mm～20mm的筋条，槽宽和筋宽之间按如下经验公式：
F(y)＝0.32+1.05y
其中，y为筋条的理论筋宽，F(y)为凹槽中间部位的槽宽，单位mm。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：槽深、槽宽的公差应控制在(-0.05,+0.05)。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：对于筋高为3mm～15mm，筋宽为3mm～20mm的筋条，凹槽侧壁向外倾斜的倾角应为2°～4°。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的圆弧拼接结构由两段圆弧拼接而成，圆弧直径2～4mm，两段圆弧相交于和槽底、槽宽相距0.3～0.5mm的连线交汇处，两段圆弧的另一侧分别与凹槽底部平面、凹槽侧壁平滑过渡。
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CN103240415A (zh) * 2013-04-18 2013-08-14 北京航空航天大学 一种钛合金薄壁框梁结构的粉末热等静压近净成形方法
CN103273064A (zh) * 2013-04-22 2013-09-04 北京航空航天大学 一种整体随形包套制备整体叶盘的热等静压成型方法
CN104439238A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 北京航空航天大学 一种铝合金薄壁十字筋板结构的粉末高温高压近净成形方法
CN106111992B (zh) * 2016-06-23 2018-09-18 航天材料及工艺研究所 一种热等静压粉末冶金薄壁构件的壁厚均匀性控制工装及方法

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