CN109201883B - 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法 - Google Patents

一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109201883B
CN109201883B CN201710903385.6A CN201710903385A CN109201883B CN 109201883 B CN109201883 B CN 109201883B CN 201710903385 A CN201710903385 A CN 201710903385A CN 109201883 B CN109201883 B CN 109201883B
Authority
CN
China
Prior art keywords
high temperature
leaf
temperature alloy
tenon
side mould
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710903385.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109201883A (zh
Inventor
邵杰
李志强
韩秀全
赵大龙
韩晓宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Manufacturing Technology Institute
Original Assignee
AVIC Manufacturing Technology Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Manufacturing Technology Institute filed Critical AVIC Manufacturing Technology Institute
Priority to CN201710903385.6A priority Critical patent/CN109201883B/zh
Publication of CN109201883A publication Critical patent/CN109201883A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109201883B publication Critical patent/CN109201883B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/003—Positioning devices

Abstract

本发明提供了一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法，其技术要点在于：包括装置本体，装置本体包括单面模具，单面模具上设置有装夹定位毛坯的定位块，模具内均匀设置有预热模具的加热棒，模具的顶部设置有单面榫头压弯模具，单面榫头压弯模具的一侧设置有高温合金辊；本发明能够显著减小材料性能损失，缩短了结构在高温下的停留时间，阻止了晶粒的长大，提高成形后结构的性能，成形精度高，采用高温合金辊通过截面渐次成形，避免了扭转过程自由变形区域的应变集中产生的减薄，采用的工装设备结构简单，工艺流程短，仅需单套模具，降低了模具成本，采用高温合金辊对板材进行滚压，使其贴合单面模具。

Description

一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法
技术领域
本发明涉及热成型技术领域，特别是涉及一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法。
背景技术
宽弦空心风扇叶片外形为复杂弯掠空间曲面，由叶尖到叶身根部为变截面结构。为减轻叶片结构重量，叶片中部为空心桁架结构。宽弦叶片具有以下优点：(1)使风扇和压气机空气动力学特性得到改善，流量增大，效率显著提高；(2)使风扇抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度得到提高；(3)使风扇叶片数减少，降低生产与制造费用。
现有技术中的宽弦空心风扇叶片主要采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺，如图5所示。叶片制造过程包括毛坯封装、扩散连接、预成型、超塑成形和数控加工，其中预成型是在超塑成形前毛坯由平板状态到复杂曲面外形的塑性变形过程。本专利的技术方案主要针对预成型阶段，现有方法中预成型由扭转和校形两个独立的热循环过程组成，扭转是将毛坯加热至成形温度，夹持毛坯根部，使叶尖绕旋转轴扭转至特定角度，获得扭转角，但由于扭转过程只夹持毛坯两端，中间部分材料为自由变形区域，形状尺寸无法精确控制，扭转后需要将毛坯重新加热至成形温度，通过校形过程使用模具将中间自由变形区域压合成形至理想形状。
近几年备受关注的金属板材渐进成形技术可以成形复杂曲面形状的工件，其主要是根据工件形状的几何信息，在数控设备上控制成形工具头沿特定轨迹对板料进行局部的塑性加工，使板料逐渐成形为所需工件。渐进成形不需要专用的模具，重复性好，可控制金属流动，能加工出形状复杂的工件。渐进成形分为负成形与正成形。负成形可以成形一些形状比较简单的零件，它不需要支撑模型，只需要简单的夹具，板料由夹具夹紧，然后成形工具头按设定好的程序实现分层加工，每加工一层，成形工具头便下降一定距离，进行第二层的加工，如此直至结束，在加工过程中夹具夹紧板料始终不动。正成形法适用于形状复杂的零件，在正成形方法中，需要支撑模型，支撑模型的形状要与所成形的零件的形状一致，但是这种支撑模型与冲压成形中的模具有很大差别，支撑模型的精度要求不是很高。在这种成形方法中，首先加工支撑模型，支撑模型加工完毕后再放上板料，以后的加工步骤与负成形基本相同，不同的是正成形中成形工具头每走完一层的路径，托板都要带动板料下降，工具头由边缘向心部逐层碾压板材，直至成形完成。
现有技术中采用扭转校形的预成型方法中叶片经历扭转和校形两个热循环过程，材料组织和力学性能有所降低，工序周期长；另一方面从成形精度的角度考虑，扭转过程由于涉及大塑性变形，容易在局部截面引起应变集中，产生厚度减薄，造成成形精度下降。此外，现有的金属板材渐进成形技术，不需要模具，对于内部为空心桁架结构的薄壁叶片，成形精度难以控制，金属板材渐进成形过程中易发生拉裂、起皱等一些复杂的缺陷。
发明内容
本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法。
一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，包括装置本体，装置本体包括单面模具，单面模具上设置有装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒，单面模具的顶部设置有单面榫头压弯模具，所述单面榫头压弯模具与所述单面模具顶部一端对应，单面榫头压弯模具水平方向的右侧设置有高温合金辊。
进一步地，装置本体还设置有关节臂，所述关节臂连接所述高温合金辊并控制所述高温合金辊移动。
进一步地，单面榫头压弯模具的整体形状为倒漏斗形。
进一步地，加热棒的数量为1个以上。
进一步地，单面模具为高温合金材料。
一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，包括如下步骤：
第一步，设计单面模具，根据超塑成形前的榫头叶背侧型面设计单面榫头压弯模具，单面模具上设置装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒；
第二步，设计使工件产生滚压变形的高温合金辊及辊进给控制系统；
第三步，将预成型前的平板毛坯在单面模具上装夹定位，单面模具加热到成形温度；
第四步，榫头压弯至最终形状，保持夹紧；
第五步，控制高温合金辊移动，使高温合金辊沿叶片弦向自毛坯榫头一端滚压毛坯叶背面，使对应截面的材料与单面模具型面贴合；
第六步，沿叶片展向自毛坯榫头端向叶尖端逐步移动高温合金辊，实现叶片毛坯的逐个截面依次成形。
进一步地，平板毛坯的板材为带有止焊剂图形的三层结构件，空心结构件材料为TC4钛合金，加热棒的加热温度为700℃-900℃，高温合金辊施加的应力为3Mpa-4Mpa，滚压速度为0.8-1.0m/min。
进一步地，高温合金辊在叶片上形成Z型压制运动轨迹。
进一步地，可采用电磁感应加热平板毛坯至成形温度，该成形温度为800℃-1000℃。
本发明的优点：
1、显著减小材料性能损失，缩短了结构在高温下的停留时间，阻止了晶粒的长大，提高成形后结构的性能；
2、成形精度高，采用高温合金辊通过截面渐次成形，避免了扭转过程自由变形区域的应变集中产生的减薄；
3、采用的工装设备结构简单，工艺流程短，仅需单套模具，降低了模具成本，采用高温合金辊对板材进行滚压，使其贴合单面模具。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意简图；
图2为本发明的左视结构示意简图；
图3为本发明的带有关节臂的示意简图；
图4为本发明的俯视结构示意简图；
图5为现有空心风扇叶片成形过程的示意图。
附图中的标记为：
1、单面榫头压弯模具
2、高温合金辊
3、平板毛坯
4、加热棒
5、单面模具；
6、定位块；
7、关节臂。
具体实施方式
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图以及实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
实施例1
如图1-4所示，一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，包括装置本体，装置本体包括单面模具，单面模具为高温合金材料，单面模具上设置有装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒，加热棒的数量为1个以上，单面模具的顶部设置有单面榫头压弯模具，单面榫头压弯模具与单面模具顶部一端对应，单面榫头压弯模具的整体形状为倒漏斗形，单面榫头压弯模具水平方向的右侧设置有高温合金辊，装置本体还设置有关节臂，关节臂连接高温合金辊并控制高温合金辊移动。
一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，包括如下步骤：
第一步，设计单面模具，根据超塑成形前的榫头叶背侧型面设计单面榫头压弯模具，单面模具上设置装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒；
第二步，设计使工件产生滚压变形的高温合金辊及辊进给控制系统，辊进给控制系统采用现有技术中的控制系统即可；
第三步，将预成型前的平板毛坯在单面模具上装夹定位，单面模具加热到成形温度，平板毛坯的板材为带有止焊剂图形的三层结构件，空心结构件材料为TC4钛合金，加热棒的加热温度为700℃-900℃，也可采用电磁感应加热平板毛坯至成形温度，该成形温度为800℃-1000℃；
第四步，榫头压弯至最终形状，保持夹紧；
第五步，控制高温合金辊移动，使高温合金辊沿叶片弦向自毛坯榫头一端滚压毛坯叶背面，使对应截面的材料与单面模具型面贴合，高温合金辊施加的应力为3Mpa-4Mpa，滚压速度为0.8-1.0m/min，高温合金辊在叶片上形成Z型压制运动轨迹；
第六步，沿叶片展向自毛坯榫头端向叶尖端逐步移动高温合金辊，实现叶片毛坯的逐个截面依次成形。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，包括装置本体，其特征在于：装置本体包括单面模具，单面模具上设置有装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒，单面模具的顶部设置有单面榫头压弯模具，所述单面榫头压弯模具与所述单面模具顶部一端对应，单面榫头压弯模具水平方向的右侧设置有高温合金辊。
2.如权利要求1所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，其特征在于：装置本体还设置有关节臂，所述关节臂连接所述高温合金辊并控制所述高温合金辊移动。
3.如权利要求1所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，其特征在于：单面榫头压弯模具的整体形状为倒漏斗形。
4.如权利要求1所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，其特征在于：加热棒的数量为1个以上。
5.如权利要求1所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置，其特征在于：单面模具为高温合金材料。
6.一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，其特征在于：包括如下步骤，第一步，设计
单面模具，根据超塑成形前的榫头叶背侧型面设计单面榫头压弯模具，单面模具上设置装夹定位毛坯的定位块，单面模具内均匀设置有预热单面模具的加热棒；
第二步，设计使工件产生滚压变形的高温合金辊及辊进给控制系统；
第三步，将预成型前的平板毛坯在单面模具上装夹定位，单面模具加热到成形温度；
第四步，榫头压弯至最终形状，保持夹紧；
第五步，控制高温合金辊移动，使高温合金辊沿叶片弦向自毛坯榫头一端滚压毛坯叶背面，使对应截面的材料与单面模具型面贴合；
第六步，沿叶片展向自毛坯榫头端向叶尖端逐步移动高温合金辊，实现叶片毛坯的逐个截面依次成形。
7.如权利要求6所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，其特征在于：平板毛坯的板材为带有止焊剂图形的三层结构件，空心结构件材料为TC4钛合金，加热棒的加热温度为700℃-900℃，高温合金辊施加的应力为3Mpa-4Mpa，滚压速度为0.8-1.0m/min。
8.如权利要求6所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，其特征在于：高温合金辊在叶片上形成Z型压制运动轨迹。
9.如权利要求6所述的一种扭曲发动机叶形的滚压成形方法，其特征在于：可采用电磁感应加热平板毛坯至成形温度，该成形温度为800℃-1000℃。
CN201710903385.6A 2017-09-29 2017-09-29 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法 Active CN109201883B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710903385.6A CN109201883B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710903385.6A CN109201883B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109201883A CN109201883A (zh) 2019-01-15
CN109201883B true CN109201883B (zh) 2019-07-09

Family

ID=64991867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710903385.6A Active CN109201883B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109201883B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114535598A (zh) * 2020-11-18 2022-05-27 中国航发商用航空发动机有限责任公司 叶片金属加强边的制造方法、制造系统和风扇叶片

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB524138A (en) * 1939-07-03 1940-07-30 Aviat Mfg Corp Improvements in manufacture of propeller blades
CN1529638A (zh) * 2002-02-19 2004-09-15 本田技研工业株式会社 逐次成形装置
CN101648235A (zh) * 2009-08-20 2010-02-17 吉林大学 柔性辊贴模滚压成形装置
CN105980082A (zh) * 2013-12-12 2016-09-28 俄罗斯科学院金属超塑性课题研究所 制造中空风扇叶片的方法
CN106825165A (zh) * 2017-02-17 2017-06-13 长春城际轨道客车配件有限公司 板材扭曲成形装置及成形方法
CN107081392A (zh) * 2017-05-27 2017-08-22 苏州昊远达机械科技有限公司 一种精酿啤酒桶的加工工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB524138A (en) * 1939-07-03 1940-07-30 Aviat Mfg Corp Improvements in manufacture of propeller blades
CN1529638A (zh) * 2002-02-19 2004-09-15 本田技研工业株式会社 逐次成形装置
CN101648235A (zh) * 2009-08-20 2010-02-17 吉林大学 柔性辊贴模滚压成形装置
CN105980082A (zh) * 2013-12-12 2016-09-28 俄罗斯科学院金属超塑性课题研究所 制造中空风扇叶片的方法
CN106825165A (zh) * 2017-02-17 2017-06-13 长春城际轨道客车配件有限公司 板材扭曲成形装置及成形方法
CN107081392A (zh) * 2017-05-27 2017-08-22 苏州昊远达机械科技有限公司 一种精酿啤酒桶的加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN109201883A (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105058796B (zh) 一种基于金属背板支撑的高分子板材渐进成型方法
CN104438537A (zh) 一种变曲率半扁管零件的胀形拉深成形方法
CN103658477A (zh) 一种钛合金叶片的锻造工艺
CN106270155A (zh) 凸凹多曲率类飞机蒙皮制件成形用工装及复合成形工艺
CN103753119A (zh) 一种轻量化壁板超塑成形制造方法
CN106881387A (zh) 一种铝合金曲面加强筋板热压成形方法
CN206951968U (zh) 一种负角度折弯一次成型的模具
CN103659167A (zh) 一种管件加工方法
CN105728612A (zh) 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法
CN104213059B (zh) 钛合金双层曲面翼板零件热处理变形控制方法
CN103551472B (zh) 一种空心叶片推弯成形工艺
CN107671152A (zh) 一种基于应力松弛的等截面空心风扇叶片小角度扭转方法
CN109201883B (zh) 一种扭曲发动机叶形的滚压成形装置及成形方法
CN105798214A (zh) 一种圆棒料多向模锻成形汽轮机叶片的方法
CN107649529B (zh) 弯曲构件错距挤压成形装置及方法
CN102151728B (zh) 客车车体弯梁冷弯成型工艺
CN103530452B (zh) 一种空心叶片近净成形展平毛坯计算方法
CN104624756B (zh) 一种金属弹性密封环的成型工艺
CN106311851A (zh) 一种大长宽比半扁管零件拉深缺陷克服方法
WO2016156094A1 (en) Method and apparatus for forming a compound curvature metal skin
CN102240706B (zh) F型盖板冷弯成型工艺
CN101749049A (zh) 一种辊轧单榫头类叶片用锻造毛料设计方法
CN106345966B (zh) 一种汽车下摆臂生产工艺
CN209491226U (zh) 一种导引头的头罩旋压成形装置
CN105750839A (zh) 一种带筋钛合金曲率构件的组合制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant