CN110695300B - 2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，采用一次多方锻的锻造开坯方案，熔铸、锻造的工艺过程参数合理，使轮毂获得了高综合性，通过多轮次轮毂模锻件精密模锻成型研究和热处理工艺研究，完成了轮毂模锻件的室温拉伸性能、硬度、低倍、高倍、超声波探伤、渗透检测、尺寸检测，结果满足标准AMS4133要求。并且轮毂模锻件材料整体性好，轮毂均存在较多的再结晶组织，而且随着锻造变形程度的增加而增多；材料再均匀化阶段已经考虑了弥散相的析出抑制再结晶，从组织观察来看，效果良好；疲劳寿命在可高达12万次，轮毂模锻件组织保持较好流线，有部分再结晶组织，疲劳寿命较高。从而提高了产品质量。
Description
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112，筒体112的上部具有环形的外延部111，外延部111的上方具有内凹部，内凹部与筒体112的内壁交接处具有呈环形排列的9个凸耳114，筒体112的底部具有呈环形的9个椭圆形凹坑113，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113，形状复杂；对应在零件上侧存在9个凸耳114，该凸耳114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制作方法，包括：
步骤1)采用无锆圆柱形铸锭或者有锆圆柱形铸锭，所述无锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.70％-0.90％Mn，0.45％-0.55％Mg，0.04％-0.07％Cr，Zn≤0.20％，Ti≤0.15％，所述有锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.60％-0.80％Mn，0.45％-0.55％Mg，Cr≤0.10％，Zn≤0.25％，0.09％-0.11％Zr，Ti≤0.15％；
步骤2)采用制坯模具对所述无锆圆柱形铸锭或者所述有锆圆柱形铸锭进行制坯得到坯料，所述制坯模具包括制坯上模和制坯下模，所述制坯上模为平面模，所述制坯下模的模腔底部设置有定位凸起使得所述无锆圆柱形铸锭或者所述有锆圆柱形铸锭在所述制坯下模中成型时底部形成与下一毛压工序的毛压下模底部凸起配合使用的定位凹槽，所述制坯下模环绕所述制坯模腔设置有制坯环形凹槽，所述制坯环形凹槽与所述制坯模腔连通；
步骤3)采用毛压模具进行毛压形成毛压件，所述毛压模具包括毛压上模和毛压下模，所述毛压上模上设置有第一毛压凸起，所述毛压下模上设置有用于容纳所述第一毛压凸起的毛压模腔，所述毛压模腔的底部设置有第二毛压凸起，所述毛压下模朝向所述毛压上模的壁面上且环绕所述毛压模腔设置有第一毛压环形凹槽，所述第一毛压环形凹槽与所述毛压模腔连通，所述第一毛压凸起的端面上设置有毛压凹槽，所述第一毛压凸起与所述毛压上模的连接处设置有第二毛压环形凹槽；
步骤4)采用预压模具进行预压形成预压件，所述预压模具包括预压上模和预压下模，所述预压上模上设置有第一预压凸起，所述第一预压凸起的端面设置有第一预压凹槽，所述第一预压凹槽与所述第一预压凸起的连接处为预压环形倾斜面，所述第一预压凹槽的中部设置有第二预压凹槽，所述第二预压凹槽内设置有第三预压凸起，所述第三预压凸起与所述第二预压凹槽的壁面之间形成第一预压环形间隙，所述第三预压凸起的顶端高于所述第二预压凹槽的槽口，所述第一预压凸起与所述预压上模的连接处设置有用于形成凸耳雏形的第四预压凹槽，所述预压下模上设置有用于容纳所述第一预压凸起的预压模腔，所述预压模腔的底部设置有第二预压凸起，所述预压下模朝向所述预压上模的壁面上且环绕所述预压模腔自内向外设置有第一预压环形凹槽和第二预压环形凹槽，所述第一预压环形凹槽的深度大于所述第二预压环形凹槽，所述第一预压环形凹槽与所述预压模腔连通，所述第二预压环形凹槽与所述第一预压环形凹槽连通，所述预压模腔的底部中部开设有第三预压凹槽，所述第三预压凹槽内设置有第五预压凸起，所述第五预压凸起与所述第三预压凹槽的壁面之间形成第二预压环形间隙，所述第五预压凸起的顶端高于所述第三预压凹槽的槽口；
步骤5)采用终压模具进行终压形成终压件，所述终压模具包括终压上模和终压下模，所述终压上模上设置有第一终压凸起，所述第一终压凸起的端面设置有第一终压凹槽，所述第一终压凹槽与所述第一终压凸起的连接处为第一终压环形倾斜面，所述第一终压凹槽的中部设置有第二终压凹槽，所述第二终压凹槽内设置有第三终压凸起，所述第三终压凸起与所述第二终压凹槽的壁面之间形成第一终压环形间隙，所述第三终压凸起的顶端高于所述第二终压凹槽的槽口，所述第一终压凸起与所述终压上模的连接处设置有用于形成凸耳的第四终压凹槽，所述第一终压环形倾斜面上设置有用于形成椭圆形凹坑的第六终压凸起，所述终压下模上设置有用于容纳所述第一终压凸起的终压模腔，所述终压模腔的底部设置有第二终压凸起，所述终压下模朝向所述终压上模的壁面上且环绕所述终压模腔自内向外设置有第一终压环形凹槽和第二终压环形凹槽，所述第一终压环形凹槽的深度大于所述第二终压环形凹槽，所述第一终压环形凹槽与所述终压模腔连通，所述第二终压环形凹槽与所述第一终压环形凹槽连通，所述终压模腔的底部中部开设有第三终压凹槽，所述第三终压凹槽内设置有第四终压凸起，所述第四终压凸起与所述第三终压凹槽的壁面之间形成第二终压环形间隙，所述第四终压凸起的顶端高于所述第三终压凹槽的槽口，所述第三终压凹槽与所述第二终压凸起的连接处为第二终压环形倾斜面，所述第一终压环形倾斜面与所述第二终压环形倾斜面对正，所述第一终压环形倾斜面上设置有终压上容纳槽，所述第二终压环形倾斜面上设置有终压下容纳槽，所述终压上容纳槽和所述终压下容纳槽对正，所述第二终压环形倾斜面上设置有用于形成椭圆形凹坑的第七终压凸起；
步骤6)机加工后淬火。
优选的，上述步骤1)中，还包括对所述无锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至450℃-480℃±5℃后，保温450±5℃时间4.5-5.5小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至505℃-525℃±5℃后，保温505±5℃时间29-35小时；在第一级冷却时；接续第二级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。
优选的，上述步骤1)中，还包括对所述有锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至400±5℃后，保温9-11小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至450±5℃后，保温4.5-5.5小时；在第三级加热时：接续第二级加热，以每小时5±5℃进行升温，至505±5℃后，保温29-31小时；在第一级冷却时；接续第三级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。
优选的，上述步骤3)中，将从所述制坯模具中出来的坯料加热至不低于450℃后运输至所述毛压模具中，并且运输完成后的最低温度为410℃，
采用的所述毛压模具的材质为5CrNiMo，将所述毛压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述毛压模具的型腔温度不小于430℃，所述毛压模具的外壁温度为300℃-400℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述毛压模具的型腔温度为350℃-400℃，所述毛压模具的外壁温度为250℃-375℃，
所述制坯模具中出来的坯料加热完成后直至放置所述毛压模具中的时间为330s-390s。
优选的，上述步骤4)中，上一工序的所述毛压件，其出炉时的温度不低于450℃，运输至所述预压模具中，运输完成后的最低温度为410℃，采用的所述预压模具的材质为5CrNiMo，将所述预压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述预压模具的型腔温度不小于430℃，所述预压模具的外壁温度为300℃-400℃，所述预压模具的平均温度为420℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述预压模具的型腔温度为350℃-380℃，所述预压模具的平均温度为376℃，所述毛压件加热完成后直至放置所述预压模具中的时间为80s-100s。
优选的，上述步骤5)中，上一工序的所述预压件，其出炉温度不低于450℃，运输至所述终压模具中，并且运输完成后的最低温度为409℃，采用的所述终压模具的材质为5CrNiMo，将所述终压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述终压模具的型腔温度不小于430℃，所述终压模具的外壁温度为300℃-400℃，所述终压模具的平均温度为417℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述终压模具的型腔温度为338℃-413℃，所述终压模具的平均温度为370℃，所述预压件加热完成后直至放置所述终压模具中的时间为80s-100s。
优选的，上述步骤3)中，所述毛压上模朝向所述毛压下模移动下压，下压速度为1mm/s-8mm/s，下压过程中所述毛压模具与所述坯料的摩擦系数为0.1-0.4，所述坯料的始锻温度为400-460℃。
优选的，当下压速度从1mm/s增加到5mm/s时，锻件平均温度从364℃上升到410℃，成型载荷从1.58wt下降到1.45wt。
优选的，上述步骤6)中，所述淬火为将锻件放入淬火炉中，淬火温度为502℃±5℃，加热介质为空气，并采用空气保温，保温时间为170-190min，保温结束后转移至淬火介质中，转移时间≤25秒，浸泡时间≥12分钟。
本发明提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，采用一次多方锻的锻造开坯方案，熔铸、锻造的工艺过程参数合理，使轮毂获得了高综合性，通过多轮次轮毂模锻件精密模锻成型研究和热处理工艺研究，确定了轮毂精密模锻件的精密模锻成型工艺和热处理工艺，完成了轮毂模锻件的室温拉伸性能、硬度、低倍、高倍、超声波探伤、渗透检测、尺寸检测，结果满足标准AMS4133要求。并且轮毂模锻件材料整体性好，轮毂均存在较多的再结晶组织，而且随着锻造变形程度的增加而增多；材料再均匀化阶段已经考虑了弥散相的析出抑制再结晶，从组织观察来看，效果良好；疲劳寿命在可高达12万次，采用一次多方锻的锻造开坯方案的轮毂模锻件组织保持较好流线，有部分再结晶组织，疲劳寿命较高。从而提高了产品质量。
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制坯模具的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的坯料的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的毛压模具的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的预压模具的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的终压模具的结构示意图。
上图1-7中：
2014铝合金航空精密轮毂模锻件1、外延部111、筒体112、椭圆形凹坑113、凸耳114、制坯模具2、定位凸起201、弧形连接202、制坯环形凹槽203、制坯上模204、制坯下模205、坯料206、定位凹槽207、毛压模具3、毛压上模301、第一毛压凸起302、第二毛压环形凹槽303、毛压下模304、第一毛压环形凹槽305、毛压模腔306、第二毛压凸起307、毛压顶杆308、毛压凹槽309、预压模具4、预压上模401、第三预压凸起402、第一预压环形间隙403、第一预压凸起404、第四预压凹槽405、预压环形倾斜面406、预压下模407、第一预压环形凹槽408、第二预压环形凹槽409、第四预压凸起410、第五预压凸起411、预压顶杆412、第二预压环形间隙413、第二预压凸起414、预压模腔415、第一预压凹槽416、终压模具5、终压上模501、第三终压凸起502、第一终压环形间隙503、第一终压凸起504、第四终压凹槽505、第一终压凹槽506、第一终压环形倾斜面507、终压下模508、第一终压环形凹槽509、第二终压环形凹槽510、终压容纳槽511、第四终压凸起512、终压顶杆513、第二终压环形间隙514、终压模腔515、第二终压凸起516。
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1至图7，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制坯模具的结构示意图；图4为本发明实施例提供的坯料的结构示意图；图5为本发明实施例提供的毛压模具的结构示意图；图6为本发明实施例提供的预压模具的结构示意图；图7为本发明实施例提供的终压模具的结构示意图。
本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，包括：
步骤1)采用无锆圆柱形铸锭或者有锆圆柱形铸锭，无锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.70％-0.90％Mn，0.45％-0.55％Mg，0.04％-0.07％Cr，Zn≤0.20％，Ti≤0.15％，有锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.60％-0.80％Mn，0.45％-0.55％Mg，Cr≤0.10％，Zn≤0.25％，0.09％-0.11％Zr，Ti≤0.15％；
步骤2)采用制坯模具2对无锆圆柱形铸锭或者有锆圆柱形铸锭进行制坯得到坯料206，制坯模具2包括制坯上模204和制坯下模205，制坯上模204为平面模，制坯下模205的模腔底部设置有定位凸起使得无锆圆柱形铸锭或者有锆圆柱形铸锭在制坯下模205中成型时底部形成与下一毛压工序的毛压下模304底部凸起配合使用的定位凹槽207，制坯下模205环绕制坯模腔设置有制坯环形凹槽，制坯环形凹槽203与制坯模腔连通；经制坯模具制作成的坯料206在下一工序中放入模具时，定位凹槽207自动扣合在底部凸起上，从而自动定位，解决坯料206的定位问题，从而提高了产品质量。
步骤3)采用毛压模具3进行毛压形成毛压件，毛压模具3包括毛压上模301和毛压下模304，毛压上模301上设置有第一毛压凸起302，毛压下模304上设置有用于容纳第一毛压凸起302的毛压模腔306，毛压模腔306的底部设置有第二毛压凸起307，毛压下模304朝向毛压上模301的壁面上且环绕毛压模腔306设置有第一毛压环形凹槽305，第一毛压环形凹槽305与毛压模腔306连通，第一毛压凸起302的端面上设置有毛压凹槽309，第一毛压凸起302与毛压上模301的连接处设置有第二毛压环形凹槽303，第一毛压环形凹槽305用于形成初步但未完全成型的外延部111，第二毛压凸起307上开设有供毛压顶杆308穿过的毛压通孔，第一毛压环形凹槽305上设置有毛压定位槽；
步骤4)采用预压模具4进行预压形成预压件，预压模具4包括预压上模401和预压下模407，预压上模401上设置有第一预压凸起404，第一预压凸起404的端面设置有第一预压凹槽416，第一预压凹槽416与第一预压凸起404的连接处为预压环形倾斜面406，第一预压凹槽416的中部设置有第二预压凹槽，第二预压凹槽内设置有第三预压凸起402，第三预压凸起402与第二预压凹槽的壁面之间形成第一预压环形间隙403，第三预压凸起402的顶端高于第二预压凹槽的槽口，第一预压凸起404与预压上模401的连接处设置有用于形成凸耳114雏形的第四预压凹槽405，预压下模407上设置有用于容纳第一预压凸起404的预压模腔415，预压模腔415的底部设置有第二预压凸起414，预压下模407朝向预压上模401的壁面上且环绕预压模腔415自内向外设置有第一预压环形凹槽408和第二预压环形凹槽409，第一预压环形凹槽408的深度大于第二预压环形凹槽409，第一预压环形凹槽408与预压模腔415连通，第二预压环形凹槽409与第一预压环形凹槽408连通，预压模腔415的底部中部开设有第三预压凹槽，第三预压凹槽内设置有第五预压凸起411，第五预压凸起411与第三预压凹槽的壁面之间形成第二预压环形间隙413，第五预压凸起411的顶端高于第三预压凹槽的槽口，第一预压环形凹槽408用于形成初步但未完全成型的外延部111，第二预压环形凹槽409用于承接从第一预压环形凹槽408中溢出的金属，第二预压凸起414上开设有供预压顶杆412穿过的预压通孔，预压顶杆412的顶端具有第四预压凸起410，第四预压凸起410与第二预压凸起414平滑连接，第三预压凹槽设置在第四预压凸起410上，第一预压环形凹槽408上设置有预压定位槽；
步骤5)采用终压模具5进行终压形成终压件，终压模具5包括终压上模501和终压下模508，终压上模501上设置有第一终压凸起504，第一终压凸起504的端面设置有第一终压凹槽506，第一终压凹槽506与第一终压凸起504的连接处为第一终压环形倾斜面507，第一终压凹槽506的中部设置有第二终压凹槽，第二终压凹槽内设置有第三终压凸起502，第三终压凸起502与第二终压凹槽的壁面之间形成第一终压环形间隙503，第三终压凸起502的顶端高于第二终压凹槽的槽口，第一终压凸起504与终压上模501的连接处设置有用于形成凸耳114的第四终压凹槽505，第一终压环形倾斜面507上设置有用于形成椭圆形凹坑113的第六终压凸起，终压下模508上设置有用于容纳第一终压凸起504的终压模腔515，终压模腔515的底部设置有第二终压凸起516，终压下模508朝向终压上模501的壁面上且环绕终压模腔515自内向外设置有第一终压环形凹槽509和第二终压环形凹槽510，第一终压环形凹槽509的深度大于第二终压环形凹槽510，第一终压环形凹槽509与终压模腔515连通，第二终压环形凹槽510与第一终压环形凹槽509连通，终压模腔515的底部中部开设有第三终压凹槽，第三终压凹槽内设置有第四终压凸起512，第四终压凸起512与第三终压凹槽的壁面之间形成第二终压环形间隙514，第四终压凸起512的顶端高于第三终压凹槽的槽口，第三终压凹槽与第二终压凸起516的连接处为第二终压环形倾斜面，第一终压环形倾斜面507与第二终压环形倾斜面对正，第一终压环形倾斜面507上设置有终压上容纳槽，第二终压环形倾斜面上设置有终压下容纳槽，终压上容纳槽和终压下容纳槽对正形成终压容纳槽511，第二终压环形倾斜面上设置有用于形成椭圆形凹坑113的第七终压凸起，第二终压凸起513上开设有供终压顶杆513穿过的终压通孔，第四终压凸起512设置在终压顶杆513的顶端，第三终压凹槽开设在第二终压凸起516上且覆盖住终压通孔，第二终压环形间隙514的一部分位于第二终压凸起516上，另一部分位于终压顶杆513上，第一终压环形凹槽509上设置有终压定位槽；
步骤6)机加工后淬火。
本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件1的制作方法，采用一次多方锻的锻造开坯方案，熔铸、锻造的工艺过程参数合理，使轮毂获得了高综合性，通过多轮次轮毂模锻件精密模锻成型研究和热处理工艺研究，确定了轮毂精密模锻件的精密模锻成型工艺和热处理工艺，完成了轮毂模锻件的室温拉伸性能、硬度、低倍、高倍、超声波探伤、渗透检测、尺寸检测，结果满足标准AMS4133要求。并且轮毂模锻件材料整体性好，轮毂均存在较多的再结晶组织，而且随着锻造变形程度的增加而增多；材料再均匀化阶段已经考虑了弥散相的析出抑制再结晶，从组织观察来看，效果良好；疲劳寿命在可高达12万次，采用一次多方锻的锻造开坯方案的轮毂模锻件组织保持较好流线，有部分再结晶组织，疲劳寿命较高。从而提高了产品质量。
其中，上述所有的上模和下模，上模均开设有多个标准键槽，标准键槽两两对称于上模的中心线。上模上设置有通用模尾。上模和下模均为长方形。上模的一个对角各设置一个锁扣，下模上设置有与锁扣配合使用的锁槽。锁扣和锁槽的精度为±0.3mm。
在实际设计时，可根据锻件的尺寸以及压机模块确定模具主要的结构和尺寸，从而通过三位建模获得终压模具。锻件的模具结构在设计时主要需要结合压机考虑以下几个方面：
(1)模块：
模具模块上开设各种成型模膛，模膛的尺寸由热锻件图确定。考虑压机配合问题以及为后期模具的保温，采用长方形模块，模块尺寸为1500×1500×1030mm，上下各一个。
(2)键槽和模尾：
为了将模块固定在压机上，就需要在设计模具的时候在模块上开键槽和模尾。其中键槽的位置应两两对称于模块的中心线主要作用。根据具体压机以及模块大小，可将模尾分为局部模尾以及通用模尾，由于模具外形较大，重量较重，同时针对所用压机设备，工装等采用通用模尾作为该模具模尾。键槽采用标准键槽。
(3)脱模装置：
为方便锻造成型之后工人从模具之中取出锻件，在设计模具的时候设计钳口或者顶杆，一般锻件成型之后锻件将留在下模，对于锻件高度不高(模具型腔不深)且飞边较厚的零件采用钳口的方式脱模，此时方便操作，脱模也较为容易；当锻件高度较高(模具型腔较深)且飞边较小，应采用顶杆的方式脱模。针对轮毂锻件，由于其形状为筒形且锻件拔模斜度较小，采用钳口方式脱模较为困难，因此轮采用顶杆脱模方式脱模，设计顶杆型腔和锻件底部形状的一致性从而保证其锻后精度。
(4)其他设计：
为了保证锻后精度，该轮毂模具设计如下：由于一般模具设计采用导柱和导柱孔配合定位、精度±2mm、无法满足轮毂精密模锻件高精度要求，因此增加精度要求更高的锁扣结构，精度±0.3mm；由于轮毂锻件为回转体形，顶部凸耳和底部凹槽处均为非加工面，为使其在成型过程中定位不发生偏移，轮毂模具设计定位槽进行精确定位。
以上模具，其结构形状使得锻件成型时，金属流动较为合理，填充顺序更加趋于合理，最终成型结果填充饱满，而且成型载荷也得到了下降。从而提高了产品质量。
具体的，有锆圆柱形铸锭中，Si为0.70％、Fe为0.09％、Cu为4.20％、Mn为0.70％、Mg为0.50％、Cr为0.01％、Ti为0.02％、Zr为0.10％、Zn为0.14％。或者，Si为0.73％，Fe为0.09％，Cu为4.4％，Mn为0.73％，Mg为0.52％，Cr为0.01％，Zn为0.14％，Zr为0.10％，Ti为0.03％。无锆圆柱形铸锭中，Si为0.70％、Fe为0.08％、Cu为4.10％、Mn为0.80％、Mg为0.50％、Cr为0.06％、Zn为0.04％、Ti为0.02％。或者，Si为0.72％，Fe为0.08％，Cu为4.16％，Mn为0.80％，Mg为0.54％，Cr为0.06％，Zn为0.04％，Ti为0.03％。
以上成分的有锆圆柱形铸锭和无锆圆柱形铸锭，性能较好，无论是模锻平行晶粒方向以及垂直晶粒方向的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，还是自由锻的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，或者轧环切向以及轴向的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率，均高于现有技术中的AMS4133E标准，并且疲劳寿命测试的成绩优异，能够极大的提高2014铝合金航空精密轮毂模锻件1的产品质量。
具体的，步骤1)中，还包括对无锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至450℃-480℃±5℃后，保温450±5℃时间4.5-5.5小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至505℃-525℃±5℃后，保温505±5℃时间29-35小时；在第一级冷却时；接续第二级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。基于以上均热和冷却方法对以上成分的无锆毛坯进行处理，能够极大的提高2014铝合金航空精密轮毂模锻件1的产品质量。
其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至480±5℃且保持5-6小时后，保温450±5℃时间5小时。具体的，在第一级加热时：至480±5℃且保持5.5小时。在第二级加热时：以每小时10±5℃进行升温，至525±5℃且保持2-3小时后，保温505±5℃时间30小时。具体的，在第二级加热时：至525±5℃且保持2.5小时。
具体的，在第一级加热时：保温450±5℃时间5小时。在第二级加热时：保温505±5℃时间30小时。在第二级加热时：保温505±5℃时间34小时。在第二级冷却时：同时风冷和雾冷90分钟，风机转向频率为20min/次，雾冷所用水的水流量为15m3/h，风机功率为90％额定功率。在第三级冷却时：同时风冷和水冷30分钟，水流量为55m3/h，风机功率为90％额定功率。
具体的，步骤1)中，还包括对有锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至400±5℃后，保温9-11小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至450±5℃后，保温4.5-5.5小时；在第三级加热时：接续第二级加热，以每小时5±5℃进行升温，至505±5℃后，保温29-31小时；在第一级冷却时；接续第三级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。基于以上均热和冷却方法对以上成分的有锆毛坯进行处理，能够极大的提高2014铝合金航空精密轮毂模锻件1的产品质量。
其中，在第一级加热时：以每小时55℃进行升温，至400℃且保持10小时。在第二级加热时：以每小时10℃进行升温，至450℃后，保温5小时。在第三级加热时：以每小时5℃进行升温，至505℃后，保温30小时。在第一级冷却时；风冷90分钟，风机转向频率为20min/次，风机功率为90％额定功率。在第二级冷却时：同时风冷和雾冷90分钟，风机转向频率为20min/次，雾冷所用水的水流量为15m3/h，风机功率为90％额定功率。在第三级冷却时：同时风冷和水冷30分钟，水流量为55m3/h，风机功率为90％额定功率。
具体的，步骤3)中，将从制坯模具2中出来的坯料206加热至不低于450℃后运输至毛压模具3中，并且运输完成后的最低温度为410℃，采用的毛压模具3的材质为5CrNiMo，将毛压模具3加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，毛压模具3的型腔温度不小于430℃，毛压模具3的外壁温度为300℃-400℃，然后上下模分离安装在压机上的时间为13min-17min，此时毛压模具3的型腔温度为350℃-400℃，毛压模具3的外壁温度为250℃-375℃，从制坯模具2中出来的坯料206加热完成后直至放置毛压模具3中的时间为330s-390s。毛压模具3对锻件的毛压过程中，其成型过程中锻件温度始终保持在400℃以上，前期温度较高，其范围一直在413℃-431℃区间，后期主要集中在393℃-413℃，少部分金属温度在380℃左右(翻遍后较薄，温降较快)，但均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为382℃，最高温度为412℃，平均温度为400℃，温度标准差为8.52，整个锻件温度分布较为均匀，符合要求。并且，轮毂毛压最终载荷为1.44wt，同时，根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm，变形后，锻件晶粒集中在40μm-57μm之间，整个锻件晶粒最大为65μm，最小尺寸为31.5μm，平均晶粒尺寸为45.7μm，标准差为6.76，锻件整体微观组织也较为均匀。
其中，将制坯模具2中出来的坯料206加热至470℃后运输至毛压模具3中。制坯模具2中出来的坯料运输完成后的最高温度为417℃，最低温度为410℃，温度均方差3.63℃。将毛压模具3加热至450℃，到达压机时，毛压模具3的型腔温度为450℃，毛压模具3的平均温度为418℃。到达压机时，毛压模具3的外壁上的棱角处温度为295℃。当上下模分离安装在压机后，毛压模具3的平均温度为374℃，温度均方差35.9℃。制坯模具2中出来的坯料206在毛压模具3的成型过程中，坯料206的温度不低于400℃。制坯模具2中出来的坯料206加热完成后直至放置毛压模具3中的时间为360s。制坯模具2中出来的坯料206在毛压模具3成型后，锻后整个锻件的最低温度为382℃，最高温度为412℃，平均温度为400℃，温度标准差为8.52。
具体的，步骤4)中，上一工序的毛压件，其出炉时的温度不低于450℃，运输至预压模具4中，运输完成后的最低温度为410℃，采用的预压模具4的材质为5CrNiMo，将预压模具4加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，预压模具4的型腔温度不小于430℃，预压模具4的外壁温度为300℃-400℃，预压模具4的平均温度为420℃，然后上下模分离安装在压机上的时间为13min-17min，此时预压模具4的型腔温度为350℃-380℃，预压模具4的平均温度为376℃，毛压件加热完成后直至放置预压模具4中的时间为80s-100s。毛压件预压过程，其成型过程中锻件温度始终保持在400℃以上，变形初期温度较高，其范围一直在420℃-440℃区间，后期主要集中在400℃-420℃，均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为390℃，最高温度为432℃，平均温度为408℃，温度标准差为9.05，整个锻件温度分布较为均匀，符合要求。并且，轮毂毛压最终载荷为1.72wt。同时，根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm，变形后，锻件底部晶粒变小，晶粒尺寸集中在32μm-48μm之间，而筒壁由于变形量较小，晶粒尺寸变化较小，大小基本没有变化，为65μm。成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm，最小尺寸为32.8μm，平均晶粒尺寸为49.6μm，标准差为9.21，锻件整体微观除筒壁外均较均匀。
其中，毛压件出炉时的温度为470℃。毛压件运输完成后的最高温度为443℃，最低温度为410℃，平均温度为426℃，温度均方差9.63℃。将预压模具4加热至450℃，到达压机时，预压模具4的型腔温度为450℃。到达压机时，预压模具4的外壁上的棱角处温度为295℃。当上下模分离安装在压机后，预压模具4的温度均方差34.4℃。毛压件在预压模具4的成型过程中，毛压件的温度不低于400℃。毛压件出炉后直至放置预压模具4中的时间为90s。毛压件在预压模具4成型后，锻后整个锻件的最低温度为390℃，最高温度为432℃，平均温度为408℃，温度标准差为9.05。
具体的，步骤5)中，上一工序的预压件，其出炉温度不低于450℃，运输至终压模具5中，并且运输完成后的最低温度为409℃，采用的终压模具5的材质为5CrNiMo，将终压模具5加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，终压模具5的型腔温度不小于430℃，终压模具5的外壁温度为300℃-400℃，终压模具5的平均温度为417℃，然后上下模分离安装在压机上的时间为13min-17min，此时终压模具5的型腔温度为338℃-413℃，终压模具5的平均温度为370℃，预压件加热完成后直至放置终压模具5中的时间为80s-100s。预压件终压过程，其成型过程中锻件温度始终保持在400℃左右，变形初期温度较高，其范围一直在400℃-420℃区间，后期主要集中在390℃-410℃，均在金属的可锻范围。锻后整个锻件(包括飞边)的最低温度为390℃，最高温度为420℃，平均温度为401℃，温度标准差为5.92，整个锻件温度分布较为均匀，符合要求。并且，轮毂毛压最终载荷为1.67wt。同时，根据对金属的分析将锻件晶粒统一设计为65μm，变形后，锻件底部晶粒先变小后长大，底部晶粒尺寸集中在50μm以上，但工字形结构晶粒尺寸主要集中在32μm-48μm；而筒壁由于变形量较小，晶粒尺寸变化较小，大小基本没有变化，为65μm。成型结束后整个锻件晶粒最大为65μm，最小尺寸为35.2μm，平均晶粒尺寸为54.6μm，标准差为9.88，锻件整体微观除筒壁外均较均匀。
其中，预压件的出炉温度为470℃。预压件运输完成后的最高温度为438℃，最低温度为409℃，平均温度为425℃，温度均方差5.94℃。将终压模具5加热至450℃，到达压机时，终压模具5的型腔温度为450℃。到达压机时，终压模具5的外壁上的棱角处温度为295℃。当上下模分离安装在压机后，终压模具5的温度均方差34.2℃。预压件在终压模具5的成型过程中，预压件的温度不低于400℃。预压件出炉后直至放置终压模具5中的时间为90s。预压件在终压模具5成型后，锻后整个锻件的最低温度为390℃，最高温度为420℃，平均温度为401℃，温度标准差为5.92。
具体的，步骤3)中，毛压上模朝向毛压下模移动下压，下压速度为1mm/s-8mm/s，下压过程中毛压模具3与坯料206的摩擦系数为0.1-0.4，坯料206的始锻温度为400-460℃。2014铝合金对锻件温度非常敏感，采用上述参数，整个锻件在变形过程中避免了接近或者超过金属过烧温度，温度始终处于变形范围内，同时通过对摩擦系数进行控制，通过对坯料206的始锻温度进行控制，提高产品质量。
其中，当下压速度从1mm/s增加到5mm/s时，锻件平均温度从364℃上升到410℃，成型载荷从1.58wt下降到1.45wt。当速度为1mm/s时，锻件最后温度范围为356-392℃，锻件温度均小于400℃，成型载荷为1.58wt。当温度为3mm/s时，锻件最后温度范围为372-435℃，成型载荷为1.54wt。当温度为5mm/s时，锻件最后温度范围为380-457℃，成型载荷为1.45wt。当温度为8mm/s时，锻件最后温度范围为389-482℃，成型载荷为1.61wt。摩擦系数为0.3。具体的，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。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。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。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，当坯料206的始锻温度为400℃时，锻件最后温度范围为369-432℃，成型载荷为1.63wt。当坯料206的始锻温度为420℃时，锻件最后温度范围为372-435℃，成型载荷为1.54wt。当坯料206的始锻温度为440℃时，锻件最后温度范围为374-437℃，成型载荷为1.46wt。当坯料206的始锻温度为460℃时，锻件最后温度范围为377-455℃，成型载荷为1.38wt。控制摩擦系数为采用润滑油。
具体的，步骤6)中，淬火为将锻件放入淬火炉中，淬火温度为502℃±5℃，加热介质为空气，并采用空气保温，保温时间为170-190min，保温结束后转移至淬火介质中，转移时间≤25秒，浸泡时间≥12分钟。铝合金构件经固溶处理后，必须经过快速淬火才能避免脱溶析出，获得高过饱和度的固溶体，为时效提高合金的强度奠定基础。针对轮毂锻件而言，由于该锻件的技术要求为只固溶淬火，不进行去应力处理，因此，需要选择较优的工艺参数，从而保证在淬火后锻件残余应力在一较为合理的范围。以上工艺参数能够提高产品质量。
具体的，淬火温度为502℃，保温时间为180min。待淬火炉的炉温稳定在502℃±5℃后，将锻件放入淬火炉中。锻件为多个且均放在料框中，锻件之间的间隔≥100mm。锻件的单炉最大装炉数量不超过24件。淬火介质为恒温35℃到水，热交换系数恒定为11N/sec/mm/C。浸泡时间为16分钟。当然，淬火介质还可以为NaCl溶液，或者为20％PAG溶液，或者为空气。
本发明实施例提供的2014铝合金航空精密轮毂模锻件1的制作方法，模锻件生产过程、工艺规范制订、锻模设计、锻件检验及锻模制造，都离不开锻件图，而热锻件图是锻模制造用图。轮毂终压件的设计主要考虑以下几方面：
(1)分模面的选取。锻件分模位置合适与否，关系到锻件成型、锻件出模、材料利用率等一系列问题。确定分模面的基本原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，同时保证锻件在分模时上下模都不会出现负角，锻件能顺利脱模。此外，应争取获得镦粗充填成型的良好效果及合理的锻件填充顺序。通常，锻件分模面多选择在具有最大的水平投影尺寸的位置上。由于此轮毂零件为筒型件，且在筒型上端有一类似翻边的形状，故分锻件模面的选取也较为容易，初步选择零件上端翻边最大投影面积处为分模面。
(2)确定机械加工余量和锻件公差。普通锻件均要经机械加工成为零件，其原因主要有以下几点：
1)在金属在模锻过程中，由于毛坯在高温条件下会发生表皮氧化、脱碳、以及合金元素蒸发或其它污染现象，导致锻件表面光洁度不足，甚至产生表面层机械性能不合格或其它缺陷；
2)毛坯由于公差问题导致的体积变化，以及模具和坯料温度的波动引起的金属流动性能变化，使得最终压件尺寸不能精确控制；
3)由于锻件锻后出模的需要，型槽壁带有拔模斜度，使得锻件侧壁需要添加敷料，增加必要的多余金属使其能够顺利脱模；
4)由于型槽磨损和上下模难免的错移现象，导致锻件尺寸出现偏差，需增加多余金属保证模具错移后锻件仍能加工出合格零件；
5)由于形状复杂，难以锻造成型，必须增加该部分金属，使其在后期可通过机械加工成型。
所有这些原因使锻件不仅应加上机械加工余量，而且还得规定适当的锻件尺寸公差。对于精度较低的锻件，通常根据其形状设计不同的加工余量，有时为了部分铝合金锻件的消减残余应力要求，其机械加工余量往往较大，零件质量与锻件质量比往往达到了1：10，这些锻件的机械加工余量一般是根据其形状及最后的力学性能要求选择的。对于精度较高的零件而言，特别是精密成型件，其锻件的公差往往较小，锻件的机械加工余量也要尽量控制在一个较小范围，主要是由于这部分锻件在锻造时为了获得较好的金属流线以及较好的力学性能，通常设有部分非机加面。其余机械加工面往往是在锻件生产过程中所必须的，这部分机械加工余量往往较小。而这些非机加面及少机加面的存在对锻件模具、生产设备及工艺都提出了更高要求。同时根据零件设计锻件的工作也更加精细。根据锻件图的二维截面分析锻件的非机加面少机加面，同时合理设置不同区域的加工余量，旨在锻件在能精密成型同时力学性能达到要求且成型工艺过程合理。因此，轮毂模锻件根据设计装配要求，设计为精密模锻件，底部9个均匀分布椭圆凹坑、筒部上侧9个凸耳和上平面凹坑处为非加工面；确定直径方向单边机械加工量5mm，高度方向单边机械加工量5mm，内凸台为包络零件设计直径方向机械加工量5-30mm；考虑模锻件欠压量，确定锻件高度公差0-3mm、其余尺寸最小公差±0.3英寸(0.762mm)。
(3)确定模锻斜度及圆角半径。在锻件上与分模面相垂直的平面或曲面所附加的斜度或固有的斜度统称为模锻斜度，模锻斜度的主要功能是使锻件成型后能从型槽中顺利取出，常规锻件设计为内拔模斜度为10°，外拔模斜度了7°。同时为了便于金属在型槽内顺利流动及锻模不出现应力集中情况(增加模具寿命)，锻件上凸出或下凹的部位都不允许呈锐角状，即所有结构上的突变都应采用圆角过渡，凸圆角的作用是避免锻模在热处理时和模锻过程中因应力集中导致开裂，凹圆角的作用是使金属易于流动充填型槽，防止锻件在该处产生折叠、防止模具型槽过早被压塌。由于轮毂锻件属于精密成型锻件，其非机加面较多且筒型高度又较高，锻件两侧的拔模斜度选用较小角度，根据相零件图纸要求，锻件拔模斜度取2.5°，凸凹圆角半径均为R3mm。
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 (9)
1.一种2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1)采用无锆圆柱形铸锭或者有锆圆柱形铸锭，所述无锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.70％-0.90％Mn，0.45％-0.55％Mg，0.04％-0.07％Cr，Zn≤0.20％，Ti≤0.15％，所述有锆圆柱形铸锭包含0.65％-0.75％Si，Fe≤0.10％，4.00％-4.40％Cu，0.60％-0.80％Mn，0.45％-0.55％Mg，Cr≤0.10％，Zn≤0.25％，0.09％-0.11％Zr，Ti≤0.15％；
步骤2)采用制坯模具对所述无锆圆柱形铸锭或者所述有锆圆柱形铸锭进行制坯得到坯料，所述制坯模具包括制坯上模和制坯下模，所述制坯上模为平面模，所述制坯下模的模腔底部设置有定位凸起使得所述无锆圆柱形铸锭或者所述有锆圆柱形铸锭在所述制坯下模中成型时底部形成与下一毛压工序的毛压下模底部凸起配合使用的定位凹槽，所述制坯下模环绕制坯模腔设置有制坯环形凹槽，所述制坯环形凹槽与所述制坯模腔连通；
步骤3)采用毛压模具进行毛压形成毛压件，所述毛压模具包括毛压上模和毛压下模，所述毛压上模上设置有第一毛压凸起，所述毛压下模上设置有用于容纳所述第一毛压凸起的毛压模腔，所述毛压模腔的底部设置有第二毛压凸起，所述毛压下模朝向所述毛压上模的壁面上且环绕所述毛压模腔设置有第一毛压环形凹槽，所述第一毛压环形凹槽与所述毛压模腔连通，所述第一毛压凸起的端面上设置有毛压凹槽，所述第一毛压凸起与所述毛压上模的连接处设置有第二毛压环形凹槽；
步骤4)采用预压模具进行预压形成预压件，所述预压模具包括预压上模和预压下模，所述预压上模上设置有第一预压凸起，所述第一预压凸起的端面设置有第一预压凹槽，所述第一预压凹槽与所述第一预压凸起的连接处为预压环形倾斜面，所述第一预压凹槽的中部设置有第二预压凹槽，所述第二预压凹槽内设置有第三预压凸起，所述第三预压凸起与所述第二预压凹槽的壁面之间形成第一预压环形间隙，所述第三预压凸起的顶端高于所述第二预压凹槽的槽口，所述第一预压凸起与所述预压上模的连接处设置有用于形成凸耳雏形的第四预压凹槽，所述预压下模上设置有用于容纳所述第一预压凸起的预压模腔，所述预压模腔的底部设置有第二预压凸起，所述预压下模朝向所述预压上模的壁面上且环绕所述预压模腔自内向外设置有第一预压环形凹槽和第二预压环形凹槽，所述第一预压环形凹槽的深度大于所述第二预压环形凹槽，所述第一预压环形凹槽与所述预压模腔连通，所述第二预压环形凹槽与所述第一预压环形凹槽连通，所述预压模腔的底部中部开设有第三预压凹槽，所述第三预压凹槽内设置有第五预压凸起，所述第五预压凸起与所述第三预压凹槽的壁面之间形成第二预压环形间隙，所述第五预压凸起的顶端高于所述第三预压凹槽的槽口；
步骤5)采用终压模具进行终压形成终压件，所述终压模具包括终压上模和终压下模，所述终压上模上设置有第一终压凸起，所述第一终压凸起的端面设置有第一终压凹槽，所述第一终压凹槽与所述第一终压凸起的连接处为第一终压环形倾斜面，所述第一终压凹槽的中部设置有第二终压凹槽，所述第二终压凹槽内设置有第三终压凸起，所述第三终压凸起与所述第二终压凹槽的壁面之间形成第一终压环形间隙，所述第三终压凸起的顶端高于所述第二终压凹槽的槽口，所述第一终压凸起与所述终压上模的连接处设置有用于形成凸耳的第四终压凹槽，所述第一终压环形倾斜面上设置有用于形成椭圆形凹坑的第六终压凸起，所述终压下模上设置有用于容纳所述第一终压凸起的终压模腔，所述终压模腔的底部设置有第二终压凸起，所述终压下模朝向所述终压上模的壁面上且环绕所述终压模腔自内向外设置有第一终压环形凹槽和第二终压环形凹槽，所述第一终压环形凹槽的深度大于所述第二终压环形凹槽，所述第一终压环形凹槽与所述终压模腔连通，所述第二终压环形凹槽与所述第一终压环形凹槽连通，所述终压模腔的底部中部开设有第三终压凹槽，所述第三终压凹槽内设置有第四终压凸起，所述第四终压凸起与所述第三终压凹槽的壁面之间形成第二终压环形间隙，所述第四终压凸起的顶端高于所述第三终压凹槽的槽口，所述第三终压凹槽与所述第二终压凸起的连接处为第二终压环形倾斜面，所述第一终压环形倾斜面与所述第二终压环形倾斜面对正，所述第一终压环形倾斜面上设置有终压上容纳槽，所述第二终压环形倾斜面上设置有终压下容纳槽，所述终压上容纳槽和所述终压下容纳槽对正，所述第二终压环形倾斜面上设置有用于形成椭圆形凹坑的第七终压凸起；
步骤6)机加工后淬火。
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制作方法，其特征在于，所述步骤1)中，还包括对所述无锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至450℃-480℃±5℃后，保温450±5℃时间4.5-5.5小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至505℃-525℃±5℃后，保温505±5℃时间29-35小时；在第一级冷却时；接续第二级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。
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制作方法，其特征在于，所述步骤1)中，还包括对所述有锆圆柱形铸锭进行均热和冷却，其中，在第一级加热时：以每小时55±5℃进行升温，至400±5℃后，保温9-11小时；在第二级加热时：接续第一级加热，以每小时10±5℃进行升温，至450±5℃后，保温4.5-5.5小时；在第三级加热时：接续第二级加热，以每小时5±5℃进行升温，至505±5℃后，保温29-31小时；在第一级冷却时；接续第三级加热，风冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次；在第二级冷却时：接续第一级冷却，同时风冷和雾冷80-100分钟，风机转向频率为15-30min/次，雾冷所用水的水流量为10-20m3/h；在第三级冷却时：接续第二级冷却，同时风冷和水冷25-35分钟，风机不转向，水流量为40-70m3/h。
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制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，将从所述制坯模具中出来的坯料加热至不低于450℃后运输至所述毛压模具中，并且运输完成后的最低温度为410℃，
采用的所述毛压模具的材质为5CrNiMo，将所述毛压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述毛压模具的型腔温度不小于430℃，所述毛压模具的外壁温度为300℃-400℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述毛压模具的型腔温度为350℃-400℃，所述毛压模具的外壁温度为250℃-375℃，
所述制坯模具中出来的坯料加热完成后直至放置所述毛压模具中的时间为330s-390s。
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制作方法，其特征在于，所述步骤4)中，上一工序的所述毛压件，其出炉时的温度不低于450℃，运输至所述预压模具中，运输完成后的最低温度为410℃，采用的所述预压模具的材质为5CrNiMo，将所述预压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述预压模具的型腔温度不小于430℃，所述预压模具的外壁温度为300℃-400℃，所述预压模具的平均温度为420℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述预压模具的型腔温度为350℃-380℃，所述预压模具的平均温度为376℃，所述毛压件加热完成后直至放置所述预压模具中的时间为80s-100s。
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制作方法，其特征在于，所述步骤5)中，上一工序的所述预压件，其出炉温度不低于450℃，运输至所述终压模具中，并且运输完成后的最低温度为409℃，采用的所述终压模具的材质为5CrNiMo，将所述终压模具加热至不低于430℃，其合模转运的时间为13min-17min，到达压机时，所述终压模具的型腔温度不小于430℃，所述终压模具的外壁温度为300℃-400℃，所述终压模具的平均温度为417℃，然后上下模分离安装在所述压机上的时间为13min-17min，此时所述终压模具的型腔温度为338℃-413℃，所述终压模具的平均温度为370℃，所述预压件加热完成后直至放置所述终压模具中的时间为80s-100s。
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制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述毛压上模朝向所述毛压下模移动下压，下压速度为1mm/s-8mm/s，下压过程中所述毛压模具与所述坯料的摩擦系数为0.1-0.4，所述坯料的始锻温度为400-460℃。
8.根据权利要求7所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，其特征在于，当下压速度从1mm/s增加到5mm/s时，锻件平均温度从364℃上升到410℃，成型载荷从1.58wt下降到1.45wt。
9.根据权利要求1所述的2014铝合金航空精密轮毂模锻件的制作方法，其特征在于，所述步骤6)中，所述淬火为将锻件放入淬火炉中，淬火温度为502℃±5℃，加热介质为空气，并采用空气保温，保温时间为170-190min，保温结束后转移至淬火介质中，转移时间≤25秒，浸泡时间≥12分钟。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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