CN112222271B - 一种分流器外壳的热拉伸成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分流器外壳的热拉伸成形方法,属于航空发动机分流器加工技术领域。该方法包括以下步骤:A、下料:采用TC1板材下料,制得圆环形毛料;B、第一次热拉伸成形:在热压力机及模具A的配合下,对圆环形毛料热拉伸成形得外环板,制得半成品A;C、第二次热拉伸成形:在热压力机及模具B的配合下,对半成品A热拉伸成形得内环板,并使内环板与外环板的连接处圆弧平滑过渡,制得半成品B;D、切边:切除半成品B上的多余材料,制得分流器外壳。先通过模具A热拉伸成形分流器外壳的外环板,再通过模具B热拉伸成形分流器外壳的内环板,及外环板与内环板的圆弧过渡段,解决了分流器外壳成形时易产生起皱和材料减薄的问题。

Description

一种分流器外壳的热拉伸成形方法
技术领域
本发明涉及一种分流器外壳的热拉伸成形方法,属于航空发动机分流器加工技术领域。
背景技术
如图1所示,航空发动机的分流器外壳1是一个截面为V字形的环形钣金件,分流器外壳1的内环板1a和外环板1b的连接处采用圆弧平滑过渡,分流器外壳1采用钛合金TC1材料制成,壁厚为1mm。由于钛合金在常温下韧性强,粘性大,导湿导热差,弹性模量小,化学亲和力强,造成钛合金零件在常温下成形困难,成形精度不高。钛合金热成形是利用钛合金加热软化的性质,降低板料的变形抗力,提高板料在成形过程中所能达到的变形程度,减少弹性,提高零件的成形精度。由于分流器外壳1的V形夹角小,成形高度大的结构特点,采用直接热压成形易产生起皱和材料减薄甚至撕破等问题,成形难度大。本发明提出热拉伸成形方法,以解决该类钛合金分流器外壳1成形困难的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种分流器外壳的热拉伸成形方法。
本发明通过以下技术方案得以实现:
一种分流器外壳的热拉伸成形方法,所述分流器外壳为截面呈V形的环形钛合金钣金件,其壁厚为t,所述分流器外壳包括内环板和外环板,外环板和内环板的连接处采用圆弧平滑过渡,所述分流器外壳的热拉伸成形方法包括以下步骤:
A、下料:采用TC1板材下料,制得圆环形毛料,
B、第一次热拉伸成形:在热压力机及模具A的配合下,对圆环形毛料热拉伸成形得外环板,制得半成品A,
C、第二次热拉伸成形:在热压力机及模具B的配合下,对半成品A热拉伸成形得内环板,并使内环板与外环板的连接处圆弧平滑过渡,制得半成品B,
D、切边:切除半成品B上的多余材料,制得分流器外壳。
所述步骤B中在进行第一次热拉伸成形前,先用刷子在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂TA1保护层,待圆环形毛料的表面干燥后,在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂石墨水溶液润滑剂,并在室温下自然干燥,同理,所述步骤C中在进行第二次热拉伸成形前,也需要在半成品A的表面和模具B的表面依次涂TA1保护层和石墨水溶液润滑剂。
所述模具A包括凸模A和凹模A,凸模A的外侧套装有托料板A,且托料板A与凸模A滑动连接,凸模A的上部设有与外环板内表面形状一致的形面A,凹模A的底部设有形面B,形面B与形面A保持均匀间隙t1,t1=(1~1.5)t。
所述凸模A设在下模板A上,下模板A上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔A,且顶杆通孔A位于托料板A的正下侧。
所述步骤B中将模具A安装到热压力机的工作台上,下模板A上的顶杆通孔A与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板A上下移动,将热压力机和模具A加热至700±20℃,打开模具A,使托料板A向上移动与凸模A的上端面平齐,将圆环形毛料放置在托料板A上,且圆环形毛料的外圆与托料板A的外圆对齐,合模对圆环形毛料预热10min,然后开始第一次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
所述步骤B中第一次热拉伸成形后,打开模具A,取出半成品A放置在冷却垫上自然冷却。
所述模具B包括凸模B和凹模B,凸模B的外侧套装有托料板B,且托料板B与凸模B滑动连接,凸模B的顶部设有环形凸台,环形凸台的截面形状与分流器外壳截面形状的内轮廓一致,凹模B的底部设有环形凹槽,环形凹槽与环形凸台保持均匀间隙t2,t2=(1~1.5)t。
所述凸模B设在下模板B上,下模板B上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔B,且顶杆通孔B位于托料板B的正下侧。
所述步骤C中将模具B安装到热压力机的工作台上,下模板B上的顶杆通孔B与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板B上下移动,将热压力机和模具B加热至700±20℃,打开模具B,使托料板B向上移动与凸模B的上端面平齐,将半成品A放置在托料板B上,且半成品A的外圆与托料板B的外圆对齐,合模对半成品A预热10min,然后开始第二次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
所述半成品A和半成品B成形后,需去除表面石墨,并进行清洗。
本发明的有益效果在于:先通过模具A热拉伸成形分流器外壳的外环板,再通过模具B热拉伸成形分流器外壳的内环板,及外环板与内环板的圆弧过渡段,解决了分流器外壳成形时易产生起皱和材料减薄的问题,确保了零件的加工质量。分流器外壳采用热拉伸成形制得,且为一体式结构,强度好。
附图说明
图1为本发明的分流器外壳的结构示意图;
图2为本发明的半成品A的结构示意图;
图3为本发明的模具A的结构示意图;
图4为本发明的半成品B的结构示意图;
图5为本发明的模具B的结构示意图。
图中:1-分流器外壳,1a-内环板,1b-外环板,2-凸模A,3-下模板A,4-托料板A,5-凹模A,6-凸模B,7-下模板B,8-托料板B,9-凹模B。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图5所示,本发明所述的一种分流器外壳的热拉伸成形方法,所述分流器外壳1为截面呈V形的环形钛合金钣金件,其壁厚为t,所述分流器外壳1包括,包括内环板1a和外环板1b,外环板1b和内环板1a的连接处采用圆弧平滑过渡,所述分流器外壳1的热拉伸成形方法包括以下步骤:
A、下料:采用TC1板材下料,制得圆环形毛料。在使用时,根据分流器外壳1的展开尺寸及加工余量计算圆环形毛料的尺寸。
B、第一次热拉伸成形:在热压力机及模具A的配合下,对圆环形毛料热拉伸成形得外环板1b,制得半成品A。
C、第二次热拉伸成形:在热压力机及模具B的配合下,对半成品A热拉伸成形得内环板1a,并使内环板1a与外环板1b的连接处圆弧平滑过渡,制得半成品B。
D、切边:切除半成品B上的多余材料,制得分流器外壳1。
使用时,模板A和模具B的材料为中硅钼球墨铸铁。
所述步骤B中在进行第一次热拉伸成形前,先用刷子在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂TA1保护层,待圆环形毛料的表面干燥后,在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂石墨水溶液润滑剂,并在室温下自然干燥,同理,所述步骤C中在进行第二次热拉伸成形前,也需要在半成品A的表面和模具B的表面依次涂TA1保护层和石墨水溶液润滑剂。
所述模具A包括凸模A2和凹模A5,凸模A2的外侧套装有托料板A4,且托料板A4与凸模A2滑动连接,凸模A2的上部设有与外环板1b内表面形状一致的形面A,凹模A5的底部设有形面B,形面B与形面A保持均匀间隙t1,t1=1~1.5t。在使用时,凸模A2是一个带台阶的柱状体,形面A的尺寸按模具A的材料和TC1的线膨胀系数计算缩放系数,计算缩放系数=0.8~1,凸模A2通过紧固件与下模板A3连接。凹模A5和下模板A3的外环圆柱面上均安装有起吊螺栓。
所述凸模A2设在下模板A3上,下模板A3上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔A,且顶杆通孔A位于托料板A4的正下侧。
所述步骤B中将模具A安装到热压力机的工作台上,下模板A3上的顶杆通孔A与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板A4上下移动,将热压力机和模具A加热至700±20℃,打开模具A,使托料板A4向上移动与凸模A2的上端面平齐,将圆环形毛料放置在托料板A4上,且圆环形毛料的外圆与托料板A4的外圆对齐,合模对圆环形毛料预热10min,然后开始第一次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
所述步骤B中第一次热拉伸成形后,打开模具A,取出半成品A放置在冷却垫上自然冷却。
所述模具B包括凸模B6和凹模B9,凸模B6的外侧套装有托料板B8,且托料板B8与凸模B6滑动连接,凸模B6的顶部设有环形凸台,环形凸台的截面形状与分流器外壳1截面形状的内轮廓一致,凹模B9的底部设有环形凹槽,环形凹槽与环形凸台保持均匀间隙t2,t2=1~1.5t。在使用时,凸模B6是一个圆环,环形凸台的尺寸按模具B的材料和TC1的线膨胀系数计算缩放系数,计算缩放系数=0.8~1,凸模B6通过紧固件与下模板B7连接。凹模B6和下模板B7的外环圆柱面上均安装有起吊螺栓。
所述凸模B6设在下模板B7上,下模板B7上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔B,且顶杆通孔B位于托料板B8的正下侧。
所述步骤C中将模具B安装到热压力机的工作台上,下模板B7上的顶杆通孔B与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板B8上下移动,将热压力机和模具B加热至700±20℃,打开模具B,使托料板B8向上移动与凸模B6的上端面平齐,将半成品A放置在托料板B8上,且半成品A的外圆与托料板B8的外圆对齐,合模对半成品A预热10min,然后开始第二次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
所述半成品A和半成品B成形后,需去除表面石墨,并进行清洗。
本发明提供的分流器外壳的热拉伸成形方法,先通过模具A热拉伸成形分流器外壳1的外环板1b,再通过模具B热拉伸成形分流器外壳1的内环板1a,及外环板1b与内环板1a的圆弧过渡段,解决了分流器外壳1成形时易产生起皱和材料减薄的问题,确保了零件的加工质量。分流器外壳1采用热拉伸成形制得,且为一体式结构,强度好。

Claims (8)

1.一种分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述分流器外壳(1)为截面呈V形的环形钛合金钣金件,其壁厚为t,所述分流器外壳(1)包括内环板(1a)和外环板(1b),外环板(1b)和内环板(1a)的连接处采用圆弧平滑过渡,所述分流器外壳(1)的热拉伸成形方法包括以下步骤:
下料:采用TC1板材下料,制得圆环形毛料;
第一次热拉伸成形:在热压力机及模具A的配合下,对圆环形毛料热拉伸成形得外环板(1b),制得半成品A;
第二次热拉伸成形:在热压力机及模具B的配合下,对半成品A热拉伸成形得内环板(1a),并使内环板(1a)与外环板(1b)的连接处圆弧平滑过渡,制得半成品B;
切边:切除半成品B上的多余材料,制得分流器外壳(1);
所述模具A包括凸模A(2)和凹模A(5),凸模A(2)的外侧套装有托料板A(4),且托料板A(4)与凸模A(2)滑动连接,凸模A(2)的上部设有与外环板(1b)内表面形状一致的形面A,凹模A(5)的底部设有形面B,形面B与形面A保持均匀间隙t1,t1=(1~1.5)t;
所述模具B包括凸模B(6)和凹模B(9),凸模B(6)的外侧套装有托料板B(8),且托料板B(8)与凸模B(6)滑动连接,凸模B(6)的顶部设有环形凸台,环形凸台的截面形状与分流器外壳(1)截面形状的内轮廓一致,凹模B(9)的底部设有环形凹槽,环形凹槽与环形凸台保持均匀间隙t2,t2=(1~1.5)t。
2.如权利要求1所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述步骤B中在进行第一次热拉伸成形前,先用刷子在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂TA1保护层,待圆环形毛料的表面干燥后,在圆环形毛料的表面和模具A的工作表面涂石墨水溶液润滑剂,并在室温下自然干燥;同理,所述步骤C中在进行第二次热拉伸成形前,也需要在半成品A的表面和模具B的表面依次涂TA1保护层和石墨水溶液润滑剂。
3.如权利要求1所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述凸模A(2)设在下模板A(3)上,下模板A(3)上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔A,且顶杆通孔A位于托料板A(4)的正下侧。
4.如权利要求3所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述步骤B中将模具A安装到热压力机的工作台上,下模板A(3)上的顶杆通孔A与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板A(4)上下移动,将热压力机和模具A加热至700±20℃,打开模具A,使托料板A(4)向上移动与凸模A(2)的上端面平齐,将圆环形毛料放置在托料板A(4)上,且圆环形毛料的外圆与托料板A(4)的外圆对齐,合模对圆环形毛料预热10min,然后开始第一次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
5.如权利要求1所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述步骤B中第一次热拉伸成形后,打开模具A,取出半成品A放置在冷却垫上自然冷却。
6.如权利要求1所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述凸模B(6)设在下模板B(7)上,下模板B(7)上在与热压力机顶杆孔相对应的位置设有顶杆通孔B,且顶杆通孔B位于托料板B(8)的正下侧。
7.如权利要求6所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述步骤C中将模具B安装到热压力机的工作台上,下模板B(7)上的顶杆通孔B与热压力机上的顶杆孔对正,确保顶杆能顶起托料板B(8)上下移动,将热压力机和模具B加热至700±20℃,打开模具B,使托料板B(8)向上移动与凸模B(6)的上端面平齐,将半成品A放置在托料板B(8)上,且半成品A的外圆与托料板B(8)的外圆对齐,合模对半成品A预热10min,然后开始第二次热拉伸成形,压力为20Mpa,合模速度为1mm/s~5mm/s,保压10min。
8.如权利要求1所述的分流器外壳的热拉伸成形方法,其特征在于:所述半成品A和半成品B成形后,需去除表面石墨,并进行清洗。
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