CN110695277A - 2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，包括：步骤1)将毛压模具的上模固定在压机的下压臂上，将所述毛压模具的下模固定在工作台上，所述上模与所述下模对正设置；步骤2)将圆柱形毛坯放入所述下模中，所述圆柱形毛坯的材质为2014铝合金；步骤3)所述上模朝向所述下模移动下压，下压过程中所述毛压模具与所述圆柱形毛坯的摩擦系数为0.1‑0.4。通过对摩擦系数进行控制，提高产品质量。

Description

2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法

技术领域

本发明涉及航空精密轮毂模锻件制造技术领域，尤其涉及一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法。

背景技术

大型飞机上具有一个典型规格锻件，为高强2014铝合金航空精密轮毂模锻件中的最大模锻件：半轮(舱内侧)模锻件。该半轮(舱内侧)模锻件为精密模锻件，为圆盘类模锻件，零件最大外轮毂尺寸φ593.3×309.1mm mm，模锻件最大外轮廓尺寸为φ616.5×314.2mm。

半轮舱内侧零件如图1和图2所示，图1为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第一侧视结构示意图；图2为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第二侧视结构示意图，是一个比较复杂的大型铝合金锻件，该锻件的最大外形尺寸为φ600mm×310mm，筒形最大深度为240mm，筒壁最小处仅为7.6mm，筒壁最厚处为16mm，是一个典型的深筒薄壁件，其基本体为筒体12，筒体12的上部具有环形的外延部11，外延部11的上方具有内凹部，内凹部与筒体12的内壁交接处具有呈环形排列的9个凸耳14，筒体12的底部具有呈环形的9个椭圆形凹坑13，具体的，该零件在筒形底部较薄，同时存在9个均匀分布的椭圆形凹坑13，形状复杂；对应在零件上侧存在9个凸耳14，该凸耳14高度较高、壁厚薄、斜度小，竖直方向投影面积较小，属于较难成型及易出现缺陷部分。

半轮(舱内侧)模锻件本身为精密模锻件，为圆盘类模锻件，型腔深、壁薄、高筋、圆角小、内腔和底部的凸台多、型腔较复杂。半轮(舱内侧)模锻件为有大量非加工面、机加工余量小，表面质量要求高，尺寸精度要求极高；模锻件型腔深，筋高且薄，精密模锻成型难；2014合金容易产生粗晶，组织性能均匀性控制难；轮毂安全性能要求高，综合性能要求极高。因此，轮毂模锻件最大的难点为尺寸控制难度大、组织性能均匀性控制难度大。

因此，如何提供一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，以提高产品质量，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，以提高产品质量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，包括：

步骤1)将毛压模具的上模固定在压机的下压臂上，将所述毛压模具的下模固定在工作台上，所述上模与所述下模对正设置；

步骤2)将圆柱形毛坯放入所述下模中，所述圆柱形毛坯的材质为2014铝合金；

步骤3)所述上模朝向所述下模移动下压，下压过程中所述毛压模具与所述圆柱形毛坯的摩擦系数为0.1-0.4。

优选的，上述步骤3)中，摩擦系数为0.3。

优选的，上述步骤3)中，当摩擦系数为0.1时，锻件最后温度范围为375-447℃，成型载荷为1.4wt。

优选的，上述步骤3)中，当摩擦系数为0.2时，锻件最后温度范围为375-450℃，成型载荷为1.57wt。

优选的，上述步骤3)中，当摩擦系数为0.3时，锻件最后温度范围为375-455℃，成型载荷为1.68wt。

优选的，上述步骤3)中，当摩擦系数为0.4时，锻件最后温度范围为374-461℃，成型载荷为2.03wt。

优选的，上述圆柱形毛坯的坯料尺寸为φ270×450mm。

优选的，上述步骤3)中，控制摩擦系数为采用润滑油。

本发明提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，包括：步骤1)将毛压模具的上模固定在压机的下压臂上，将所述毛压模具的下模固定在工作台上，所述上模与所述下模对正设置；步骤2)将圆柱形毛坯放入所述下模中，所述圆柱形毛坯的材质为2014铝合金；步骤3)所述上模朝向所述下模移动下压，下压过程中所述毛压模具与所述圆柱形毛坯的摩擦系数为0.1-0.4。通过对摩擦系数进行控制，提高产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第一侧视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的第二侧视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的圆柱形毛坯的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的摩擦因子与成型载荷的对应示意图；

图7为本发明实施例提供的摩擦因子与锻件平均温度的对应示意图。

上图1-7中：

圆柱形毛坯1、外延部11、筒体12、椭圆形凹坑13、凸耳14、毛压件2。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图3-图7，图3为本发明实施例提供的圆柱形毛坯的结构示意图；图4为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的结构示意图；图5为本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件的剖视结构示意图；图6为本发明实施例提供的摩擦因子与成型载荷的对应示意图；图7为本发明实施例提供的摩擦因子与锻件平均温度的对应示意图。

本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，包括：步骤1)将毛压模具的上模固定在压机的下压臂上，将毛压模具的下模固定在工作台上，上模与下模对正设置；步骤2)将圆柱形毛坯1放入下模中，圆柱形毛坯1的材质为2014铝合金；步骤3)上模朝向下模移动下压，下压过程中毛压模具与圆柱形毛坯1的摩擦系数为0.1-0.4。通过对摩擦系数进行控制，提高产品质量。

本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法最终制成的毛压件2如图4和图5所示。

优选的，步骤3)中，摩擦系数为0.3。

具体的，步骤3)中，当摩擦系数为0.1时，锻件最后温度范围为375-447℃，成型载荷为1.4wt。

具体的，步骤3)中，当摩擦系数为0.2时，锻件最后温度范围为375-450℃，成型载荷为1.57wt。

具体的，步骤3)中，当摩擦系数为0.3时，锻件最后温度范围为375-455℃，成型载荷为1.68wt。

具体的，步骤3)中，当摩擦系数为0.4时，锻件最后温度范围为374-461℃，成型载荷为2.03wt。

具体的，圆柱形毛坯1的坯料尺寸为φ270×450mm。如图3所示。

具体的，步骤3)中，控制摩擦系数为采用润滑油。

在实际的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的生产过程中，不但需要对坯料结构及形状进行优化，通过设计、模拟、分析、优化设计、再模拟、再优化的步骤多次循环从而得到一个较优的坯料形状，而且影响成型的结果是多因素的，除了坯料的形状以外，锻造过程的工艺参数对其影响也较大，包括压机速度、摩擦因子以及坯料温度等。当坯料形状确定后，锻件在成型时的填充效果以及缺陷情况大多已经确定。但其成型的载荷，锻件的温度范围等则需要其工艺参数来决定。成型载荷过大，锻件温度过高，这些都对锻件最后能否成型及锻件是否合格起着至关重要的作用。由于毛压过程是整个成型中变形最大的阶段，因此以该过程为例，说明不同工艺参数(主要为成型载荷、温度)对成型质量的影响。

压机速度、摩擦及始锻温度为实际成型过程中较易控制的变量，下面分析摩擦系数对成型结果的影响。如表1所示，表1为摩擦因子对成型载荷及锻件温度的影响。

表1摩擦因子对成型载荷及锻件温度的影响

摩擦因子	成型载荷(wt)	平均温度(℃)	温度范围(℃)
				0.1	1.4	399	375-447
0.2	1.57	400	375-450
				0.3	1.68	402	375-455
0.4	2.03	403	374-461

由表1及图6和图7可知，当摩擦因子从0.1增加到0.4后，成型载荷由1.4wt上升到2.03，锻件平均温度却只从399℃增加到403℃。分析上述摩擦系数对成型载荷与锻件平均温度影响图，可以发现，随着摩擦系数的增加，锻件的成型载荷逐渐上升。其原因在于模具与坯料摩擦系数增加后，模具对金属的填充阻力增大，特别是在高筋处(典型为工字型结构)，进而使得锻件成型载荷增加。但摩擦系数对锻件平均温度影响不大，仅增加了4℃，主要原因为当压机下压速度确定后，锻件最终的平均温度主要随锻件的始锻温度变化，而在考虑摩擦因子的影响时，始锻温度相同，因此锻件锻后平均温度差别不大。所以整个摩擦因子对锻件的载荷影响较大，对锻件温度影响较小，因此，在实际生产终应尽量选取润滑效果较好的润滑油。但实际生产中，由于客观因素的存在摩擦因子一般均选取定值0.3。

在2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作过程中，其设计方法采用了逆向思维，首先设计终压件，再设计终压模具、预压件、预压模具、毛压件、毛压模具，最后设计坯料，在实际生产时，则是确定初步成型工艺为：制坯→毛压→预压→终压。三次模锻分步成型不仅使模锻过程金属分配更为合理，同时减少了一次成型的压机载荷，优化了成型方式。

由终压件形状可知，终压件的设计很大一部分减小了零件成型的难度，特别是在机加区域。同时，由于机加余量的添加，使得金属在填充型腔时更加合理，从而使得零件非机加部分的成型难度减少。然而，由于受到该零件形状及零件上非机加面的限制，设计的终压件在成型方面仍面临分析零件时提出的问题。

针对终压件成型所面临的问题，分析锻件结构，初步设计成型工艺采用三道次模锻的方法对锻件进行分布成型，大致思路为：

(1)第一道次模锻——毛压主要对锻件的筒型结构锻造成型，其目的为对坯料金属量进行合理分配，使得锻件各部分金属只成型相邻部分，减少锻件成型时由于金属流动距离过长产生的缺陷。同时，降低预压、终压时上端平面的成型困难，简单完成上端面的翻边工序。

(2)第二道次模锻——预压主要为各复杂部位的预成型，特别是筒型端面上的9个凸耳以及筒壁底端内侧的类工字形的成型，包括成型凸耳的一半以及底部工字型的少量填充。此次锻造工序主要为进一步分流金属，减少最终成型时复杂部位的成型难度。

(3)第三次模锻——终压主要为最终成型锻件，在前两次成型的基础上对最后的细节进行填充，包括凸耳的完全成型以及底面工字型截面的完全成型。

本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法为毛压工序的一部分，毛压工序可看做预压工序前的一次分料，主要作用有三点：成型该锻件的筒形结构，筒形结构深度较大，筒壁较薄，需反挤成型；成型锻件上侧的翻边部分，由于上部有9个凸耳的存在，在坯料锻造时需首先成型上部的翻边结构；对该锻件进行金属分流，做到金属的合理分配，使筒型上部金属充填凸耳及翻边，下部金属填充工字型以及9个凹坑。整个毛压为三次模锻过程中的关键工序，如何使得金属分配合理，后期锻造不出现充不满等缺陷是毛压设计的关键。本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法中摩擦系数的控制对其具有有利作用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，包括：

步骤1)将毛压模具的上模固定在压机的下压臂上，将所述毛压模具的下模固定在工作台上，所述上模与所述下模对正设置；

步骤2)将圆柱形毛坯放入所述下模中，所述圆柱形毛坯的材质为2014铝合金；

步骤3)所述上模朝向所述下模移动下压，下压过程中所述毛压模具与所述圆柱形毛坯的摩擦系数为0.1-0.4。

2.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，摩擦系数为0.3。

3.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，当摩擦系数为0.1时，锻件最后温度范围为375-447℃，成型载荷为1.4wt。

4.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，当摩擦系数为0.2时，锻件最后温度范围为375-450℃，成型载荷为1.57wt。

5.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，当摩擦系数为0.3时，锻件最后温度范围为375-455℃，成型载荷为1.68wt。

6.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，当摩擦系数为0.4时，锻件最后温度范围为374-461℃，成型载荷为2.03wt。

7.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述圆柱形毛坯的坯料尺寸为φ270×450mm。

8.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的毛压件制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，控制摩擦系数为采用润滑油。

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