CN117506359B - 一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，包括以下步骤：将厚板坯料进行水切割，制作用来成形厚板零件的坯料；对坯料进行拉深，同时预留拉深量、成形凹模圆角半径、拉深间隙、拉深凸圆角；对预拉深零件进行固溶处理；对热处理后的预拉深零件进行终拉深；将终拉深后多余的法兰部分进行切割，切割后的直筒边缘倒角；对倒角后的零件进行切底孔，然后第二次固溶处理；对第二次固溶处理后零件进行预缩口，然后更换模具进行终缩口；最后对零件进行整形，使零件受力均匀得到高精度的零件。本发明用于解决现有厚板零件由锻件机加成形方法中存在机加变形、效率低和材料利用率低等问题，适用厚板零件成形的材料金属材料及非金属材料。
Description
技术领域
本发明涉及厚板零件成形技术领域，尤其涉及一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法。
背景技术
机匣组件作为航空发动机上的主要承力部件，为发动机承受载荷和包容的关键部件，是典型的结构零件。材料多为钛合金或者高温合金，加工过程中需要着重控制高精度形位公差及加工过程产生的变形。
发动机上的机匣组件传统工艺先用大锻件制坯，然后采用五轴机加出所需的零件，材料属于昂贵材料，存在锻件成本高，机加效率低及机加变形严重等问题，机加变形影响到机匣零件的精度，最终影响发动机的寿命。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，通过改变零件的成形方式，减少大量机械加工操作，降低了设备机加过程中产生的变形，节省了材料和机加的成本，同时提高成形后零件的表面质量。
本发明的技术方案为：一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、将厚板坯料进行水切割，制作用来成形厚板零件的坯料；
Step2、对坯料进行拉深，同时预留拉深量、成形凹模圆角半径、拉深间隙、拉深凸圆角；
Step3、对预拉深零件进行固溶处理，消除拉深成形产生的应力；
Step4、对热处理后的预拉深零件进行终拉深；
Step5、将终拉深后多余的法兰部分进行切割，切割后的直筒边缘倒角；
Step6、对倒角后的零件进行切底孔，然后第二次固溶处理；
Step7、对第二次固溶处理后零件进行预缩口，然后更换模具进行终缩口，在进行两次缩口的过程中，缩口变形程度需要控制；
Step8、将终缩口的零件放到凹模里，压边合模，给一定吨位，凸模下行一定高度，使镶块在水平方向移动位移，使零件受力校形，得到零件。
作为上述技术方案的进一步改进：
优选地，切割后的所述坯料的直径ØD，所述坯料的厚度t=5-30㎜；因此适合拉深系数m=d/D＞0.6；厚径比t/d ＞0.02的厚板零件成形，其中d代表拉深筒形零件直径尺寸；m代表拉深系数。
优选地，所述预留拉深量为5-10毫米，所述成形凹模圆角半径，其中D坯=D，所述拉深间隙Z=1.1t+δt，其中δt代表板料料厚的上偏差，所述拉深凸圆角/>＞3t。
优选地，所述Step4中终拉深后：
凸模圆角半径 ；
拉深间隙：Z1=t+δ，其中δ表示为板料拉深过程中侧壁增厚的最大值；
拉深板料最大厚度：；
板材拉深时的变厚系数：K=（0.5-0.7）(1-m)*100。
优选地，所述Step5中倒角的参数C小于8度
优选地，所述Step7中预缩口的相关参数为：
预缩口系数：，其中/>代表第一次缩口后零件的口部直径；
预缩口厚度：；
预缩口后的高度：，其中h代表缩口前零件的高度；
终缩口的相关参数为：
二次缩口系数：，其中d4代表第二次缩口后零件的口部直径；
二次缩口厚度：；
二次缩口后的高度：。
优选地，最终得到的所述零件精度±0.5㎜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明用于解决现有厚板零件由锻件机加成形方法中存在机加变形、效率低和材料利用率低等问题，解决纯锻件机加过程中机加变形，成形精度不高，加工耗时过长问题。减小坯料尺寸，提高材料的利用率和降低了生产成本问题。
此厚板成形方法还解决锻造过程中的起皱问题，对于深拉伸零件无法成形问题。此厚板成形工艺提高了零件的成形极限，增加了零件的可靠性。适用厚板零件成形的材料为高温合金、铝合金、不锈钢、碳钢板等金属材料及非金属材料。
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，下面描述中的附图仅仅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为本发明工艺方法流程示意图；
图2为本发明零件一序拉深说明示意图；
图3为本发明零件切底孔说明示意图；
图4拉深后零件倒角说明示意图；
图5为本发明零件二序预缩口说明示意图；
图6为本发明零件二序终缩口说明示意图；
图7为本发明零件三序整形模具说明示意图；
图8为本发明最终合格零件说明示意图。
附图标记：1、零件；2、压边；3、凸模；4、镶块；5、凹模。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的描述中，需要理解的是，术语中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种可替换锻件机加厚板零件1成形的工艺方法，如附图1所示，具体步骤如下：
步骤1、将厚板坯料进行水切割，制作用来成形厚板零件1的坯料，坯料直径ØD，坯料的厚度t（5-30㎜）；适合拉深系数m=d/D＞0.6；厚径比t/d ＞0.02的厚板零件1成形，其中d代表拉深筒形零件1直径尺寸；m代表拉深系数。
步骤2、对坯料进行拉深，同时预留拉深量，预留5-10毫米（根据不同零件1拉深深度及成形极限定合适的拉深高度），成形凹模5圆角半径 ，其中D坯=D；拉深间隙：Z=1.1t+δt(板料料厚的上偏差)，拉深凸圆角/>。
步骤3、对预拉深零件1进行固溶处理，消除拉深成形产生的应力。
步骤4、对热处理后的预拉深零件1进行终拉深；成形凸模3圆角半径；拉深间隙：Z1=t+δ（板料拉深过程中侧壁增厚的最大值），厚板拉深与薄板拉深相比较，有着明显的不同，由于拉深变形特点决定的一些微小变化在厚板拉深件上会反映出很大的尺寸差值，因此，为保证零件1的尺寸，要通过拉深凹模5和凸模3的形状修改加以纠正。拉深板料最大厚度/>；
K：板材拉深时的变厚系数；拉深后的零件1如图2；K=（0.5-0.7）(1-m)*100，
S5.将终拉深后多余的法兰部分进行切割，切割后的直筒边缘倒角，倒角参数C小于8度；如图4
S6. 对倒角后的零件1进行切Ød1的底孔，如图3，然后第二次固溶处理；
S7.对第二次固溶处理后零件1件进行预缩口，然后更换模具进行终缩口；预缩口和终缩口的形状是由缩口系数决定的。缩口时要控制零件1的变形，容易使零件在传力的直壁部分产生失稳起皱现象。
预缩口系数：，其中/>代表第一次缩口后零件1的口部直径；
预缩口厚度：；
预缩口后的高度：，其中h代表缩口前零件1的高度；
一次缩口完成后零件1如图5，换模进行二次缩口；
二次缩口系数：，其中d4代表第二次缩口后零件1的口部直径；
二次缩口厚度：；
二次缩口后的高度：；
最终缩口后的零件1形状如图6，其中d2代表缩口后零件1的底部直径；
S8.将缩口的零件1放到凹模5里，如图7，压边2合模，给一定吨位，凸模3下行一定高度，使镶块4在水平方向移动位移S，使零件1受力校形，得到零件1精度±0.5㎜，如图8，d5代表整形后零件1的底部直径，h3代表整形后零件1的高度；
本发明已取得实施案例：GH4169，零件1尺寸Ø412*150，厚度为10㎜。拉深比2，缩口系数为0.75。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、将厚板坯料进行水切割，制作用来成形厚板零件的坯料，切割后的所述坯料的直径D，初始所述坯料的厚度t=5-30㎜；因此适合拉深系数m=d/D＞0.6；厚径比t/d ＞0.02的厚板零件成形，其中d代表拉深筒形零件直径尺寸；m代表拉深系数；
Step2、对坯料进行拉深，同时预留拉深量、成形凹模圆角半径、拉深间隙、拉深凸圆角，所述预留拉深量为5-10毫米，所述成形凹模圆角半径，其中D坯=D，代表意思相同，所述拉深间隙Z=1.1t+δt，其中δt代表板料料厚的上偏差，所述拉深凸圆角/>＞3t；
Step3、对预拉深零件进行固溶处理，消除拉深成形产生的应力；
Step4、对热处理后的预拉深零件进行终拉深；
所述Step4中终拉深后：
凸模圆角半径 ；
终拉深间隙：Z1=t+δ，其中δ表示为板料拉深过程中侧壁增厚的最大值；
拉深板料最大厚度：；
板材拉深时的变厚系数：K=（0.5-0.7）(1-m)*100；
Step5、将终拉深后多余的法兰部分进行切割，切割后的直筒边缘倒角；
Step6、对倒角后的零件进行切底孔，然后第二次固溶处理；
Step7、对第二次固溶处理后零件进行预缩口，然后更换模具进行终缩口，在进行两次缩口的过程中，缩口变形程度需要控制；
所述Step7中预缩口的相关参数为：
预缩口系数：，其中/>代表第一次缩口后零件的口部直径；
预缩口厚度：；
预缩口后的高度：，其中h代表缩口前零件的高度；
终缩口的相关参数为：
二次缩口系数：，其中d4代表第二次缩口后零件的口部直径；
二次缩口厚度：；
二次缩口后的高度：；
Step8、将终缩口的零件放到凹模里，压边合模，给一定吨位，凸模下行一定高度，使镶块在水平方向移动位移，使零件受力校形，受力均匀，得到零件。
2.根据权利要求1所述的可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，其特征在于，所述Step5中倒角的参数C小于8度。
3.根据权利要求1所述的可替换锻件机加厚板零件成形的工艺方法，其特征在于，最终得到的所述零件精度±0.5㎜。
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