RU2769500C1 - Blisk stamping press - Google Patents

Blisk stamping press Download PDF

Info

Publication number
RU2769500C1
RU2769500C1 RU2021124906A RU2021124906A RU2769500C1 RU 2769500 C1 RU2769500 C1 RU 2769500C1 RU 2021124906 A RU2021124906 A RU 2021124906A RU 2021124906 A RU2021124906 A RU 2021124906A RU 2769500 C1 RU2769500 C1 RU 2769500C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sliders
stamping
matrices
semi
press
Prior art date
Application number
RU2021124906A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Рашитович Нуртдинов
Петр Борисович Гринберг
Юрий Антонович Мороз
Original Assignee
Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
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 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") filed Critical Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
Priority to RU2021124906A priority Critical patent/RU2769500C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769500C1 publication Critical patent/RU2769500C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metals processing.
SUBSTANCE: invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of turbine disks with blades in the form of monowheels, in particular those used in aircraft gas turbine engines, by hot stamping. The press contains a vertical frame, on which sliders with punches and sliders with semi-matrices are coaxially mounted with the ability to move along the guides by means of drives. The frame provides a seat for installation and fastening of the sectional matrix in a horizontal position between the sliders with semi-matrices by means of a device for installation and fastening. When the sectional matrix is ​​closed with half-matrices, a stamp is formed for stamping the unicycle. The sliders carrying the punches are equipped with devices for installing and moving pressure disks.
EFFECT: invention makes it possible to obtain large-diameter monowheels and simplify the extraction of finished monowheels after stamping is completed.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, и может быть использовано для получения дисков турбин с лопатками в виде моноколес методом горячей штамповки, в частности тех, которые используются в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД).The invention relates to the processing of metals by pressure, and can be used to produce turbine discs with blades in the form of monowheels by hot stamping, in particular those used in aircraft gas turbine engines (GTE).

В настоящее время моноколесо диска турбины с лопатками принято называть: моноколесо типа «блиск» (blades + disk - "blisk"), далее по тексту - блиск.At present, the unicycle of a turbine disk with blades is commonly called: a blisk-type unicycle (blades + disk - "blisk"), hereinafter referred to as blisk.

Диски турбин с лопатками относятся к наиболее ответственным деталям ГТД. Надежность и себестоимость их изготовления неразрывно связаны с уровнем технологии производства. В настоящее время как сборные диски турбин с лопатками, так и блиски, диск которых выполнен за одно целое с лопатками, как правило, изготовляются методами механической обработки, в результате чего 50…80% металла уходит в стружку. Также при механической обработке лопаток блиска не удается получить благоприятную структуру металла в лопаточной части заготовки, которая бы способствовала максимальному сопротивлению, возникающих в ходе эксплуатации нагрузок, вибронагрузок и т.д. Поэтому перспективным способом получения блисков является горячая объемная штамповка, применение которой позволяет получить благоприятное формирование текстуры материала как в теле диска, так и в лопаточной части, что обеспечивает повышенное сопротивление нагрузкам, возникающим в ходе эксплуатации, обеспечивает увеличение ресурса детали, уменьшает затраты материала, а также на 50…60% снижает трудоемкость ее изготовления. При горячей объемной штамповке блисков возможно получить деталь с рабочими поверхностями (перо лопаток) с минимальными припусками и напусками. Это позволяет сохранять полученные механические свойства материала лопаточной части, как результат направленного течения его в полость ручья штампа.Turbine disks with blades are among the most critical parts of a gas turbine engine. The reliability and cost of their manufacture are inextricably linked with the level of production technology. Currently, both prefabricated turbine disks with blades and blisks, the disk of which is made in one piece with the blades, as a rule, are manufactured by machining methods, as a result of which 50 ... 80% of the metal goes into chips. Also, when machining blisk blades, it is not possible to obtain a favorable metal structure in the blade part of the workpiece, which would contribute to the maximum resistance arising during operation of loads, vibration loads, etc. Therefore, a promising way to obtain blisks is hot die forging, the use of which makes it possible to obtain a favorable formation of the texture of the material both in the body of the disk and in the blade part, which provides increased resistance to loads that occur during operation, increases the life of the part, reduces material costs, and also reduces the complexity of its manufacture by 50 ... 60%. With hot die forging of blisks, it is possible to obtain a part with working surfaces (blade blades) with minimal allowances and laps. This allows you to save the obtained mechanical properties of the material of the blade part, as a result of its directed flow into the cavity of the stamp stream.

Практика показала, что наиболее перспективным технологическим процессом горячей объемной штамповке блисков является радиальное выдавливание лопастей в секционную матрицу на прессе двустороннего деформирования.Practice has shown that the most promising technological process for hot die forging of blisks is the radial extrusion of blades into a sectional die on a double-sided deformation press.

Из уровня техники известен гидровинтовой пресс с двусторонним деформированием для штамповки в разъемных матрицах (патент США №4191044 Hydraulic screw press B21J 1/18, 27.08.1978). Указанный пресс имеет два ползуна несущие пуансоны, которые расположены симметрично на регулируемых направляющих и приводятся в движение винтовыми механизмами. Ползуны, к которым крепятся матрицы, установлены на станине в тех же направляющих и имеют привод продольного перемещения от гидроцилиндров. Данный пресс использовался для штамповки моноколес методом радиального экстудирования лопаток из цилиндрической заготовки.The prior art hydraulic screw press with bilateral deformation for stamping in detachable dies (US patent No. 4191044 Hydraulic screw press B21J 1/18, 27.08.1978). Said press has two sliders carrying punches, which are arranged symmetrically on adjustable rails and are driven by screw mechanisms. The sliders, to which the dies are attached, are mounted on the frame in the same guides and have a drive for longitudinal movement from hydraulic cylinders. This press was used for stamping monowheels by radial extrusion of blades from a cylindrical billet.

Недостатком пресса является возможность использования матрицы, состоящей только из двух частей (двух полуматриц) с вертикальным разъемом, что ограничивает его технологические возможности по реализации штамповки моноколес большого диаметра с лопатками сложной формы.The disadvantage of the press is the possibility of using a matrix consisting of only two parts (two semi-matrices) with a vertical split, which limits its technological capabilities for the implementation of stamping large-diameter monowheels with complex-shaped blades.

Известен также пресс для штамповки моноколес (Патент РФ №2746200 от 03.06.2020 «Пресс для штамповки моноколес газотурбинных двигателей»), который принят нами за прототип, содержащий горизонтальную станину, на которой установлены соосно напротив друг друга, с возможностью перемещения по направляющим посредством приводов, ползуны с пуансонами и ползуны с полуматрицами, пресс снабжен узлом для установки и крепления секционной матрицы между ползунами с полуматрицами, с возможностью смыкания секционной матрицы с полуматрицами с образования штампа для штамповки моноколеса, и зажимными элементами для замыкания полости штампа, установленными с возможностью перемещения в пазах, выполненых в станине, при этом ползуны с полуматрицами выполнены с возможностью перемещения по регулируемым направляющим посредством гидроприводов, связанных с гидравлической системой пресса, имеющей гидравлический насос, напорные и сливные магистрали, предохранительный клапан и манометр, а ползуны с пуансонами выполнены с возможностью перемещения по упомянутым регулируемым направляющим посредством гидровинтовых приводов, связанных с упомянутой гидравлической системой пресса и содержащих винтовые пары с маховиками, при этом маховики гидровинтовых приводов, связаны между собой зубчатой передачей, которая выполнена с возможностью обеспечения синхронного перемещения ползунов с пуансонами.A press for stamping monowheels is also known (RF Patent No. 2746200 dated 06/03/2020 "Press for stamping monowheels of gas turbine engines"), which we adopted as a prototype containing a horizontal frame, on which are installed coaxially opposite each other, with the ability to move along the guides by means of drives , sliders with punches and sliders with semi-matrices, the press is equipped with a unit for installing and fastening a sectional matrix between sliders with semi-matrices, with the possibility of closing the sectional matrix with semi-matrices to form a stamp for stamping a unicycle, and clamping elements for closing the cavity of the stamp, installed with the possibility of moving in grooves made in the frame, while the sliders with semi-matrices are made with the ability to move along adjustable guides by means of hydraulic drives connected to the hydraulic system of the press, which has a hydraulic pump, pressure and drain lines, a safety valve and a pressure gauge, and the sliders with punches are made with the ability to move along the said adjustable guides by means of hydraulic screw drives connected to the said hydraulic system of the press and containing screw pairs with flywheels, while the flywheels of hydraulic screw drives are interconnected by a gear train, which is configured to ensure synchronous movement of sliders with punches.

Недостатком пресса является то, что узел для установки и крепления секционной матрицы предусматривает ее вертикальное расположение, тогда как исходную заготовку в форме диска практически невозможно установить в такую матрицу с вертикальным разъемом. Кроме того, при штамповке блисков методом локальной деформации периферийной части исходной заготовки, в соответствии со способом штамповки блисков, который разработан заявителем («способ и устройство для штамповки блисков» заявка №2021118122), требуется устройство для надежного прижима центральной дисковой части исходной заготовки, которое в данной конструкции пресса отсутствует.The disadvantage of the press is that the site for installing and fastening the sectional matrix provides for its vertical location, while the original disc-shaped workpiece is almost impossible to install in such a matrix with a vertical split. In addition, when stamping blisks by the method of local deformation of the peripheral part of the original workpiece, in accordance with the method of stamping blisks, which is developed by the applicant ("method and device for stamping blisks" application No. 2021118122), a device is required for reliably pressing the central disk part of the original workpiece, There is no press in this design.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение является изготовление блисков большого диаметра для роторов ГТД большой мощности с возможностью формообразования лопастей методом горячей объемной штамповки на прессовом оборудовании относительно приемлемой мощности и извлечение такого моноколеса из штампового комплекта после штамповки.The technical problem to be solved by the claimed invention is the manufacture of large-diameter blisks for high-power GTE rotors with the possibility of shaping the blades by hot forging on press equipment of relatively acceptable power and removing such a unicycle from the stamping set after stamping.

Технический результат заявленного изобретения заключается в усовершенствование конструкции специализированного пресса для реализации перспективного способа штамповки блисков для роторов современных ГТД методом локальной деформации обода исходной заготовки и обеспечение возможности извлечения такого моноколеса из секционной матрицы после штамповки. Такой пресс делает реальным получение штамповкой моноколес больших диаметров для колес роторов современных ГТД большой мощности, обеспечит экономию материала, высокую производительность и качество в серийном производстве этих ответственных деталей.The technical result of the claimed invention consists in improving the design of a specialized press for implementing a promising method for stamping blisks for rotors of modern gas turbine engines by local deformation of the rim of the original workpiece and providing the possibility of extracting such a unicycle from a sectional matrix after stamping. Such a press makes it possible to obtain by stamping large-diameter monowheels for rotor wheels of modern high-power gas turbine engines, it will ensure material savings, high productivity and quality in the mass production of these critical parts.

Заявленный технический результат изобретения достигается тем, что пресс содержит станину, на которой установлены соосно, напротив друг друга, с возможностью перемещения по направляющим посредством приводов, ползуны с пуансонами и ползуны с полуматрицами, посадочное место в станине для установки и крепления секционной матрицы между ползунами с полуматрицами, с возможностью смыкания секционной матрицы с полуматрицами с образованием штампа для штамповки блиска, Пресс имеет устройство для установки и крепления секционной матрицы в горизонтальном положении, которое расположено на вертикальной станине, между ползунами несущими полуматрицы, а ползуны, несущие пуансоны, снабжены устройствами для установки и перемещения прижимных дисков.The claimed technical result of the invention is achieved by the fact that the press contains a frame on which are installed coaxially, opposite each other, with the ability to move along the guides by means of drives, sliders with punches and sliders with semi-matrices, a seat in the frame for installing and fastening a sectional matrix between sliders with semi-matrices, with the possibility of closing a sectional matrix with semi-matrices with the formation of a stamp for punching a blisk, the Press has a device for installing and fastening a sectional matrix in a horizontal position, which is located on a vertical frame, between the sliders carrying the semi-matrix, and the sliders carrying the punches are equipped with devices for installing and movement of pressure disks.

Заявленный технический результат изобретения достигается так же тем, что устройство для установки и перемещения прижимных дисков, выполнено в виде силового цилиндра, имеющего поршень со штоком, на свободном конце штока посредством резьбы закреплен прижимной диск, а поршневая полость силового цилиндра заполнена рабочей жидкостью и подключена гидравлической магистралью к устройству управления давлением.The claimed technical result of the invention is also achieved by the fact that the device for installing and moving the pressure disks is made in the form of a power cylinder having a piston with a rod, a pressure disk is fixed at the free end of the rod by means of a thread, and the piston cavity of the power cylinder is filled with a working fluid and connected to a hydraulic line to the pressure control device.

Заявленный технический результат изобретения достигается так же тем, что устройство управления давлением включает, цилиндрическую полость, выполненную в корпусе каждого ползуна, несущего пуансоны, в которой установлен поршень, причем одна из полостей, разделенных поршнем, заполнена сжатым газом, а другая заполнена рабочей жидкостью и связана с полостью силового цилиндра гидравлической магистралью, которая содержат обратный клапан, регулятор давления и клапан с электрическим управлением.The claimed technical result of the invention is also achieved by the fact that the pressure control device includes a cylindrical cavity made in the body of each slider carrying punches, in which a piston is installed, and one of the cavities separated by the piston is filled with compressed gas, and the other is filled with working fluid and is connected to the cavity of the power cylinder by a hydraulic line, which contains a check valve, a pressure regulator and an electrically controlled valve.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующими иллюстрациями:The essence of the claimed invention is illustrated by the following illustrations:

- на фиг. 1 пресс для штамповки блисков;- in Fig. 1 blisk stamping press;

- на фиг. 2 центральная часть пресса на фиг. 1;- in Fig. 2 the central part of the press in FIG. one;

- на фиг. 3 гидропривод пресса;- in Fig. 3 press hydraulic drive;

- на фиг. 4 исходное положение штампа и размещение исходной заготовки;- in Fig. 4 the initial position of the stamp and the placement of the original workpiece;

- на фиг. 5 замыкание полости штампа;- in Fig. 5 closing the die cavity;

- на фиг. 6 положение пуансонов в конце рабочего хода;- in Fig. 6 the position of the punches at the end of the working stroke;

- на фиг. 7 размыкание полости штампа и удаление готовой поковки.- in Fig. 7 opening the die cavity and removing the finished forging.

На иллюстрациях представлены:The illustrations show:

1. Плита1. Stove

2. Матрица2. Matrix

3. Станина3. Bed

4. Направляющие4. Guides

5. Ползуны, несущие пуансоны5. Slides carrying punches

6, 6а и 6б. Ползуны, несущие полуматрицы6, 6a and 6b. Sliders carrying semi-matrices

7, 7а и 7б. Полуматрицы7, 7a and 7b. Semimatrices

8, 8а и 8б. Гидравлические цилиндры8, 8a and 8b. Hydraulic cylinders

9, 9а и 9б. Пуансоны9, 9a and 9b. Punches

10, 10а и 10б. Прижимные диски10, 10a and 10b. pressure discs

11. Цилиндр силовой11. Power cylinder

12. Поршень12. Piston

13. Шток13. Stem

14. Резьба14. Carving

15. Привод гидровинтовой15. Hydroscrew drive

16. Винт16. Screw

17. Маховик17. Flywheel

18. Подшипники18. Bearings

19. Гайка19. Nut

20а и 20б. Цилиндры гидравлические20a and 20b. Hydraulic cylinders

21. Поршень21. Piston

22. Шток22. Stock

23. Передача зубчатая23. Gear transmission

24. Насос24. Pump

25. Клапан предохранительный25. Safety valve

26. Манометр электроконтактный26. Electrocontact pressure gauge

27. Клапан обратный27. Check valve

28а, 28б, 29а и 29б. Распределители гидравлические28a, 28b, 29a and 29b. Hydraulic distributors

30. Аккумулятор газогидравлический30. Gas-hydraulic accumulator

31. Клапан управляемый31. Controlled valve

32. Полость цилиндра 1132. The cavity of the cylinder 11

33. Полость цилиндрическая33. Cylindrical cavity

34. Поршень свободный34. Free piston

35. Полость со сжатым газом35. Cavity with compressed gas

36. Полость с жидкостью36. Cavity with liquid

37а и 37б. Клапана с электроуправлением37a and 37b. Valves with electric control

38а и 38б. Клапана обратные38a and 38b. check valves

39а и 39б. Регуляторы давления39a and 39b. Pressure regulators

40. Заготовка исходная40. Initial workpiece

41. Обод заготовки 4041. Workpiece rim 40

42. Секции съемные42. Removable sections

43. Поковка готовая43. Finished forging

Пресс для штамповки блисков показан в разрезе на фиг. 1, а на фиг. 2 представлены в увеличенном виде основные его узлы, которыми предлагаемая конструкция отличается от прототипа.The blisk stamping press is shown in section in FIG. 1, and in Fig. 2 shows in an enlarged view its main components, which the proposed design differs from the prototype.

Согласно изобретению, пресс имеет устройство для установки и крепления секционной матрицы в горизонтальном положении, которое расположено на вертикальной станине между ползунами, несущими полуматрицы, а ползуны несущие пуансоны снабжены устройствами для установки прижимных дисков штампа и создания усилия зажима дисковой части исходной заготовки в момент штамповки. Устройство для установки и крепления секционной матрицы 2 в горизонтальном положении представляет собой плиту 1 (фиг. 2), которая закреплена в центральной части вертикальной станины 3 пресса и имеет отверстие, соответствующее наружному диаметру упомянутой матрицы 2. Горизонтальное положение матрицы 2 дает возможность разместить в ее полости исходную заготовку в виде диска, в соответствии со способом штамповки блисков, который разработан заявителем (см. «Способ и устройство для штамповки блисков», заявка на изобретение №2021118122). По обе стороны (выше и ниже) матрицы 2 на регулируемых направляющих 4 станины 3 установлены по два ползуна 5 и 6 (см. фиг. 1, 2). Ползуны 6, к которым крепятся полуматрицы 7 штампа, установлены ближе к матрице 2, с возможностью перемещения при помощи гидравлических цилиндров 8. Ползуны 5, несущие пуансоны 9, снабжены устройствами для установки прижимных дисков 10, которые предназначены для фиксации и создания необходимого усилия зажима центральной части исходной заготовки в момент деформации ее обода. Согласно изобретению, упомянутое устройство выполнено в виде, расположенного в корпусе ползуна с пуансоном силового цилиндра, имеющего поршень со штоком, на свободном конце которого посредством резьбы закреплен прижимной диск, а поршневая полость упомянутого цилиндра заполнена рабочей жидкостью и подключена магистралями к устройству управления давлением.According to the invention, the press has a device for installing and fastening a sectional die in a horizontal position, which is located on a vertical frame between the sliders carrying the semi-dies, and the sliders carrying the punches are equipped with devices for installing the die clamping disks and creating a clamping force for the disk part of the original workpiece at the time of stamping. The device for installing and fastening the sectional matrix 2 in a horizontal position is a plate 1 (Fig. 2), which is fixed in the central part of the vertical frame 3 of the press and has a hole corresponding to the outer diameter of the said matrix 2. The horizontal position of the matrix 2 makes it possible to place cavity, the initial workpiece in the form of a disk, in accordance with the method of stamping blisks, which was developed by the applicant (see "Method and device for stamping blisks", application for invention No. 2021118122). On both sides (above and below) of the matrix 2 on the adjustable guides 4 of the frame 3, two sliders 5 and 6 are installed (see Fig. 1, 2). The sliders 6, to which the semi-matrices 7 of the die are attached, are installed closer to the matrix 2, with the possibility of moving with the help of hydraulic cylinders 8. The sliders 5, bearing the punches 9, are equipped with devices for installing pressure disks 10, which are designed to fix and create the necessary clamping force of the central part of the original workpiece at the time of deformation of its rim. According to the invention, said device is made in the form of a slider with a punch of a power cylinder located in the body, having a piston with a rod, at the free end of which a pressure disk is fixed by means of a thread, and the piston cavity of the said cylinder is filled with working fluid and connected by lines to the pressure control device.

В центральной оси корпуса каждого ползуна 5, несущего пуансон 9, выполнен силовой цилиндр 11, в полости которого установлен поршень 12 жестко связанный со штоком 13, а на свободном конце штока 13 с помощью резьбы 14 закреплен диск 10 (см. фиг. 1, 2). Для создания усилия прижима диска 10 к исходной заготовке в полости силового цилиндра 11 создается давление рабочей жидкости, управляемое специальным устройством, которое относится к гидравлической системе пресса.In the central axis of the body of each slider 5, carrying the punch 9, a power cylinder 11 is made, in the cavity of which a piston 12 is installed rigidly connected to the rod 13, and at the free end of the rod 13, a disk 10 is fixed with a thread 14 (see Fig. 1, 2 ). To create a pressing force of the disc 10 to the original workpiece in the cavity of the power cylinder 11, the pressure of the working fluid is created, controlled by a special device, which belongs to the hydraulic system of the press.

Каждый из ползунов 5 имеет гидровинтовой привод 15 (фиг. 1), который включает винт 16, закрепленный одним концом в ползуне 5, и маховик 17, установленный в станине 3 с возможностью вращения на подшипниках 18. В ступице маховика 17 закреплена гайка 19, при помощи которой он соединен с винтом 16 несамотормозящей винтовой нарезкой. В свободном конце винта выполнена полость гидравлического цилиндра 20, в которой установлен поршень 21 со штоком 22, причем свободный конец штока 22 жестко связан со станиной 3.Each of the sliders 5 has a hydraulic screw drive 15 (Fig. 1), which includes a screw 16 fixed at one end in the slider 5, and a flywheel 17 mounted in the frame 3 with the possibility of rotation on bearings 18. A nut 19 is fixed in the hub of the flywheel 17, with through which it is connected to the screw 16 by a non-self-locking screw thread. At the free end of the screw, a cavity of the hydraulic cylinder 20 is made, in which the piston 21 with the rod 22 is installed, and the free end of the rod 22 is rigidly connected to the frame 3.

Винты 16 и гайки 19 в левом и правом приводах 15 имеют разное направление винтовой нарезки, что позволяет связать маховики 17 в обоих приводах 15 зубчатой передачей 23. Это обеспечивает синхронное перемещение винтов 16 и ползунов 5 на протяжении всех этапов рабочего хода: хода разгона, возвратного хода и рабочего хода (хода деформирования исходной заготовки), что необходимо для стабильности размеров поковки в направлении оси деформирования.Screws 16 and nuts 19 in the left and right drives 15 have a different direction of helical threading, which allows you to connect the flywheels 17 in both drives 15 with gear 23. This ensures the synchronous movement of the screws 16 and sliders 5 throughout all stages of the working stroke: acceleration, return stroke and working stroke (the course of deformation of the original workpiece), which is necessary for the stability of the dimensions of the forging in the direction of the axis of deformation.

Гидравлический привод пресса, показанный на фиг. 3, включает насос 24, клапан предохранительный 25, электроконтактный манометр 26 и клапан обратный 27. Управление гидравлическими цилиндрами пресса выполняется с помощью гидравлических распределителей (далее - «распределители») 28, 29. которые связаны напорными магистралями с насосом 24. Для повышения скорости винтов 16 с ползунами 5 в процессе хода разгона предусмотрено питание гидравлических цилиндров 20 от газогидравлического аккумулятора 30, который оборудован управляемым клапаном 31.The hydraulic drive of the press shown in Fig. 3, includes a pump 24, a safety valve 25, an electric contact pressure gauge 26 and a check valve 27. The hydraulic cylinders of the press are controlled using hydraulic distributors (hereinafter referred to as "distributors") 28, 29. which are connected by pressure lines to the pump 24. To increase the speed of the screws 16 with sliders 5 during the acceleration stroke, the hydraulic cylinders 20 are powered from the gas-hydraulic accumulator 30, which is equipped with a controlled valve 31.

Согласно изобретению, устройство управления давлением в полости силового цилиндра включает выполненную в корпусе ползуна цилиндрическую полость, в которой установлен свободный поршень. Причем одна из полостей, разделенных поршнем, заполнена сжатым газом, а другая заполнена рабочей жидкостью и связана с поршневой полостью силового цилиндра магистралями, которые содержат: обратный клапан, регулятор давления и клапан с электрическим управлением. В корпусе каждого ползуна 5 выполнена цилиндрическая полость 33, где установлен свободный поршень 34. Полость 35 с одной стороны поршня 34 заполняется сжатым газом, например азотом, а полость 36 с другой - заполнена рабочей жидкостью, например маслом или эмульсией. Полость 36 цилиндра связана с полостью 32 цилиндра 11 магистралями, которые содержат клапан 37 с электрическим управлением, обратный клапан 38 и регулятор давления 39.According to the invention, the pressure control device in the power cylinder cavity includes a cylindrical cavity made in the body of the slider, in which a free piston is installed. Moreover, one of the cavities separated by the piston is filled with compressed gas, and the other is filled with a working fluid and is connected to the piston cavity of the power cylinder by lines that contain: a check valve, a pressure regulator and an electrically controlled valve. In the body of each slider 5, a cylindrical cavity 33 is made, where a free piston 34 is installed. The cavity 35 on one side of the piston 34 is filled with compressed gas, such as nitrogen, and the cavity 36 on the other is filled with a working fluid, such as oil or emulsion. The cavity 36 of the cylinder is connected to the cavity 32 of the cylinder by 11 lines, which contain an electrically operated valve 37, a check valve 38 and a pressure regulator 39.

На пресс устанавливается комплект штампового инструмента для штамповки блиска, в соответствии с изобретением «Способ и устройство для штамповки блисков» (см. фиг. 2): матрица 2, корпус которой выполнен в виде кольца, съемные секции 42, полуматрицы 7 и пуансоны 9. Матрица 2 установлена неподвижно в устройство в центре пресса, а две боковые полуматрицы 7 установлены на ползунах 6 с возможностью смыкания с матрицей 2.A set of stamping tools for stamping a blisk is installed on the press, in accordance with the invention "Method and device for stamping blisks" (see Fig. 2): matrix 2, the body of which is made in the form of a ring, removable sections 42, semi-matrices 7 and punches 9. Matrix 2 is fixedly installed in the device in the center of the press, and two side semi-matrices 7 are mounted on sliders 6 with the possibility of closing with matrix 2.

Работа пресса при штамповке блисков выполняется следующим образом. Исходная заготовка 40 для штамповки блиска, в соответствии с изобретением «Способ и устройство для штамповки блисков», формируется в виде диска с увеличенным по высоте ободом 41. Это связано с тем, что обод содержит припуск, масса металла которого соответствует суммарной массе лопаток блиска.The operation of the press when stamping blisks is performed as follows. The initial workpiece 40 for stamping a blisk, in accordance with the invention "Method and device for stamping blisks", is formed in the form of a disk with a rim 41 increased in height. This is due to the fact that the rim contains an allowance, the metal mass of which corresponds to the total mass of the blisk blades.

Перед началом работы пресса ползуны 5 находятся в исходном положении, как показано на фиг. 1 и 4, рядом с приводами 15. Ползун 6а расположен так, что закрепленная к нему полуматица 7а закрывают снизу полость матрицы 2, где расположены секции 42 (см. фиг. 2), а ползун 6б и полуматрица 7б в исходном положении находятся вверху, как показано на фиг. 4.Before the start of the press, the sliders 5 are in their initial position, as shown in FIG. 1 and 4, next to the drives 15. The slider 6a is positioned so that the semi-matrix 7a attached to it closes the cavity of the matrix 2 from below, where the sections 42 are located (see Fig. 2), and the slider 6b and the semi-matrix 7b in the initial position are at the top, as shown in FIG. 4.

Нагретую до температуры пластической деформации исходную заготовку 40 укладывают в полость матрицы 2, как показано на фиг. 4. После этого включают распределители 28б, и рабочая жидкость под давлением поступает в поршневые полости цилиндров 8б, а из штоковых полостей вытесняется на слив, при этом ползун 6б опускается до упора полуматрицы 7б в матрицу 2, как показано на фиг. 5. Затем включают клапан 31 (см. фиг. 3), который соединяет гидравлическую (нижнюю) полость аккумулятора 30 с поршневыми полостями цилиндров 20 ходовых винтов 16. При включении клапана 31, рабочая жидкость вытесняется из нижней полости газогидравлического аккумулятора 30 в цилиндры 20 пресса под давлением газа, находящегося в верхней его полости, что обеспечивает подачу больших объемов жидкости в единицу времени. В результате ход подвижных частей пресса - винтов 16 и ползунов 5, происходит с ускорением, при этом маховики 17, связанные с винтами 16 через гайки 19 с несамотормозящей резьбой, раскручиваются накапливая кинетическую энергию. Синхронность перемещения подвижных частей пресса (ползунов и винтов) обеспечивается тем, что левый и правый маховики 17 связаны механической передачей 23, состоящей из вала и шестерен (см. фиг. 1).The initial workpiece 40 heated to the temperature of plastic deformation is placed in the cavity of the die 2, as shown in Fig. 4. After that, the distributors 28b are turned on, and the working fluid under pressure enters the piston cavities of the cylinders 8b, and is forced out of the rod cavities to the drain, while the slider 6b is lowered to the stop of the semi-matrix 7b in the matrix 2, as shown in Fig. 5. Then turn on the valve 31 (see Fig. 3), which connects the hydraulic (lower) cavity of the accumulator 30 with the piston cavities of the cylinders 20 of the lead screws 16. When the valve 31 is turned on, the working fluid is displaced from the lower cavity of the gas-hydraulic accumulator 30 into the cylinders 20 of the press under the pressure of the gas located in its upper cavity, which ensures the supply of large volumes of liquid per unit time. As a result, the movement of the moving parts of the press - screws 16 and sliders 5 - occurs with acceleration, while the flywheels 17 connected to the screws 16 through nuts 19 with non-self-locking threads are untwisted accumulating kinetic energy. The synchronism of the movement of the moving parts of the press (sliders and screws) is ensured by the fact that the left and right flywheels 17 are connected by a mechanical transmission 23, consisting of a shaft and gears (see Fig. 1).

В процессе хода ползунов 5 выступающие вперед прижимные диски 10 касаются заготовки 40 и останавливаются, а ползуны 5 с пуансонами 9 продолжают перемещение. В результате происходит вытеснение рабочей жидкости из полостей 32 цилиндров 11, через обратные клапана 38, в полости 36 цилиндра 33, при этом происходит перемещение свободных поршней 34 и дополнительное сжатие газа в полостях 35. Это приведет к повышению давления рабочей жидкости, в том числе в полостях 32 силовых цилиндров 11, которое контролируется при помощи регулятора 39, и соответственно увеличению усилия прижатия дисков 10 к центральной части исходной заготовки 40. Пуансоны 9, продолжая перемещение, в конце хода разгона входят в отверстия полуматриц 7, и производят рабочий ход - двустороннюю деформацию обода 41 заготовки 40. При этом кинетическая энергия подвижных частей винтового пресса, накопленная в маховиках 17 и ползунах 5 в процессе хода разгона, преобразуется в работу пластической деформации заготовки в локальной области обода 41 в закрытом штампе. Причем, увеличение усилия на пуансонах 9, в процессе хода деформирования, сопровождается также и увеличением усилия прижима исходной заготовки 40 со стороны дисков 10. Это связано с тем, что жидкость из полостей 32 цилиндров 11 продолжает вытесняться в полости 36 цилиндров 33, что приводит к дополнительному сжатию газа в полостях 35 и повышению давления рабочей жидкости в полостях 32 и 36.During the course of the sliders 5, the pressure disks 10 protruding forward touch the workpiece 40 and stop, while the sliders 5 with punches 9 continue to move. As a result, the working fluid is displaced from the cavities 32 of the cylinders 11, through the check valves 38, into the cavities 36 of the cylinder 33, while the free pistons 34 move and the gas is additionally compressed in the cavities 35. This will lead to an increase in the pressure of the working fluid, including in cavities 32 of the power cylinders 11, which is controlled by the regulator 39, and, accordingly, an increase in the pressing force of the disks 10 to the central part of the original workpiece 40. The punches 9, continuing to move, at the end of the acceleration stroke enter the holes of the semi-matrices 7, and produce a working stroke - bilateral deformation rim 41 of the workpiece 40. In this case, the kinetic energy of the moving parts of the screw press, accumulated in the flywheels 17 and sliders 5 during the acceleration stroke, is converted into work of plastic deformation of the workpiece in the local region of the rim 41 in a closed die. Moreover, the increase in force on the punches 9, during the course of deformation, is also accompanied by an increase in the pressing force of the original workpiece 40 from the disks 10. This is due to the fact that the liquid from the cavities 32 of the cylinders 11 continues to be displaced into the cavity 36 of the cylinders 33, which leads to additional compression of the gas in cavities 35 and an increase in the pressure of the working fluid in cavities 32 and 36.

В результате двустороннего приложения усилия пуансонами 9 к ободу 41 заготовки 40 происходит осадка обода 41 и выдавливание металла из обода 41 в радиальные полости между секциями 42 матрицы 2, которые по форме и размерам соответствуют лопастям блиска. Такая локальная деформация обода 41 заготовки 40 значительно сокращает потребную работу деформации и усилие для формообразования лопастей блиска. Положение пуансонов 9 в конце рабочего хода показано на фиг. 6. При этом толщина обода, после вытеснения дополнительного объема материала припуска для оформления лопастей, соответствует номинальному значению толщины диска.As a result of the two-sided application of force by punches 9 to the rim 41 of the workpiece 40, the rim 41 settles and the metal is squeezed out of the rim 41 into the radial cavities between the sections 42 of the matrix 2, which correspond in shape and size to the blisk blades. This local deformation of the rim 41 of the workpiece 40 greatly reduces the required work of deformation and the force required to form the blisk blades. The position of the punches 9 at the end of the working stroke is shown in Fig. 6. In this case, the thickness of the rim, after displacing the additional volume of allowance material for the design of the blades, corresponds to the nominal value of the thickness of the disk.

После окончания штамповки клапан 31 (см. фиг. 3) закрывается, отключая цилиндры 20 пресса от нижней полости аккумулятора 30. Затем распределители 29а и 29б включают подачу рабочей жидкости от насоса 24 в штоковые полости цилиндров 20. Одновременно распределитель 28б включает подачу рабочей жидкости от насоса 24 в штоковые полости цилиндров 8б. В результате оба ползуна 5 и ползун 6б возвращаются в исходные положения, как показано на фиг. 7, а готовая поковка 43 остается в матрице 2 и должна быть извлечена из нее. С этой целью, включают распределители 28а (см. фиг. 3) на подачу рабочей жидкости от насоса 24 в поршневые полости цилиндров 8а, а из штоковых полостей производят слив в бак, при этом ползун 6а совершает ход вверх, и полуматрица 7а выталкивает из матрицы 2 центральную и лопастную части готовой поковки 43, вместе с секторами 42, как показано на фиг. 7.After the stamping is completed, the valve 31 (see Fig. 3) closes, disconnecting the press cylinders 20 from the lower cavity of the accumulator 30. Then the distributors 29a and 29b turn on the supply of working fluid from the pump 24 to the rod cavities of the cylinders 20. At the same time, the distributor 28b turns on the supply of working fluid from pump 24 into the rod cavities of cylinders 8b. As a result, both sliders 5 and slider 6b return to their original positions, as shown in FIG. 7, and the finished forging 43 remains in the die 2 and must be removed from it. For this purpose, the distributors 28a (see Fig. 3) are turned on to supply the working fluid from the pump 24 to the piston cavities of the cylinders 8a, and the rod cavities are drained into the tank, while the slider 6a moves upward, and the semi-matrix 7a pushes out of the matrix 2 the central and vane parts of the finished forging 43, together with sectors 42, as shown in FIG. 7.

После окончания процесса выталкивания и снятия с пресса готовой поковки 43, распределители 28а (см. фиг. 3) включают подачу рабочей жидкости от насоса 24 в штоковые полости цилиндров 8а, а из поршневых полостей происходит слив в бак, в результате ползун 6а и полуматрица 7а возвращаются в исходное положение, как показано на фиг. 4. Одновременно насос 24 производит закачку рабочей жидкости через обратный клапан 27 в нижнюю полость аккумулятора 30 до необходимого рабочего давления и, по команде от электроконтактного манометра 26, насос 24 отключается. Затем включаются клапаны 37, которые соединяют полости 36 с полостями 32 в ползунах 5. При этом, рабочая жидкость, которая была вытеснена из полостей 32 цилиндров 11 при рабочем ходе, возвращаясь обратно под действием давления сжатого газа, заставляет поршни 12, штоки 13 и прижимные диски 10 занять исходное положение (см. фиг. 4 и 1).After the ejection process is completed and the finished forging 43 is removed from the press, the distributors 28a (see Fig. 3) turn on the supply of working fluid from the pump 24 to the rod cavities of the cylinders 8a, and the piston cavities are drained into the tank, as a result, the slider 6a and the semi-matrix 7a return to their original position, as shown in Fig. 4. At the same time, the pump 24 pumps the working fluid through the check valve 27 into the lower cavity of the accumulator 30 to the required operating pressure and, on command from the electrocontact pressure gauge 26, the pump 24 is turned off. Then the valves 37 are turned on, which connect the cavities 36 with the cavities 32 in the sliders 5. At the same time, the working fluid that was displaced from the cavities 32 of the cylinders 11 during the working stroke, returning back under the pressure of the compressed gas, forces the pistons 12, rods 13 and clamping disks 10 take their original position (see Fig. 4 and 1).

Полученная поковка 43 блиска, (см. «Способ и устройство для штамповки блисков», заявка на изобретение №2021118122) имеет минимальные припуски на дальнейшую полировку по лопастям, так как они были получены деформацией в закрытом штампе. Предлагаемая конструкция пресса для штамповки блисков методом локальной двусторонней деформации обода исходной заготовки позволяет значительно снизить потребное усилие штамповки, в сравнении с прототипом, что положительно скажется на стойкости очень дорогого штампа, позволив снизить затраты на инструмент и ремонт деталей самого пресса.The resulting forging 43 blisk (see "Method and device for stamping blisk", application for invention No. 2021118122) has minimal allowances for further polishing along the blades, since they were obtained by deformation in a closed die. The proposed design of the press for stamping blisks by the method of local bilateral deformation of the rim of the original workpiece can significantly reduce the required stamping force, in comparison with the prototype, which will positively affect the durability of a very expensive stamp, allowing to reduce the cost of tools and repair parts of the press itself.

Данный пресс для штамповки блисков решает техническую задачу реализации перспективного способа штамповки блисков для роторов современных ГТД методом локальной двусторонней деформации обода исходной заготовки и радиального выдавливания лопаток, а также обеспечение возможности извлечения такого моноколеса из секционной матрицы после штамповки. Такой пресс делает реальным получение штамповкой моноколес больших диаметров для колес роторов современных ГТД большой мощности, обеспечит экономию материала, высокую производительность и качество в серийном производстве этих ответственных деталей. Горизонтальная установка матрицы на данном прессе вертикального исполнения обеспечивает удобство укладки исходной дисковой заготовки большого диаметра в полость матрицы и съема готовой поковки, что практически невозможно было бы осуществить на прессе горизонтального исполнения, принятом нами в качестве прототипа. Кроме того, вертикальный пресс занимает значительно меньше места в производственном цехе, что является также немаловажным преимуществом предлагаемой конструкции специализированного пресса.This press for stamping blisks solves the technical problem of implementing a promising method for stamping blisks for rotors of modern gas turbine engines by local bilateral deformation of the rim of the original workpiece and radial extrusion of the blades, as well as providing the possibility of extracting such a unicycle from the sectional die after stamping. Such a press makes it possible to obtain by stamping large-diameter monowheels for rotor wheels of modern high-power gas turbine engines, it will ensure material savings, high productivity and quality in the mass production of these critical parts. The horizontal installation of the die on this vertical press ensures the convenience of placing the initial large-diameter disk blank into the die cavity and removing the finished forging, which would be practically impossible to do on the horizontal press, which we adopted as a prototype. In addition, the vertical press takes up much less space in the production shop, which is also an important advantage of the proposed design of a specialized press.

Claims (3)

1. Пресс для штамповки блисков, содержащий станину, на которой установлены соосно, напротив друг друга, с возможностью перемещения по направляющим посредством приводов ползуны с пуансонами и ползуны с полуматрицами, посадочное место в станине для установки и крепления секционной матрицы между ползунами с полуматрицами с возможностью смыкания секционной матрицы с полуматрицами с образованием штампа для штамповки блиска, отличающийся тем, что он имеет устройство для установки и крепления секционной матрицы в горизонтальном положении, которое расположено на вертикальной станине между ползунами, несущими полуматрицы, а ползуны, несущие пуансоны, снабжены устройствами для установки и перемещения прижимных дисков.1. A press for stamping blisks, containing a frame on which are installed coaxially, opposite each other, with the ability to move along the guides by means of drives sliders with punches and sliders with semi-matrices, a seat in the frame for installing and fastening a sectional matrix between sliders with semi-matrices with the possibility closure of the sectional matrix with semi-matrices with the formation of a stamp for stamping a blisk, characterized in that it has a device for installing and fastening the sectional matrix in a horizontal position, which is located on a vertical frame between the sliders carrying the semi-matrices, and the sliders carrying the punches are equipped with devices for installing and movement of pressure disks. 2. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что устройство для установки и перемещения прижимных дисков выполнено в виде силового цилиндра, имеющего поршень со штоком, на свободном конце штока посредством резьбы закреплен прижимной диск, а поршневая полость силового цилиндра заполнена рабочей жидкостью и подключена гидравлической магистралью к устройству управления давлением.2. The press according to claim 1, characterized in that the device for installing and moving the pressure disks is made in the form of a power cylinder having a piston with a rod, a pressure disk is fixed at the free end of the rod by means of a thread, and the piston cavity of the power cylinder is filled with working fluid and connected hydraulic line to the pressure control device. 3. Пресс по п. 2, отличающийся тем, что устройство управления давлением включает цилиндрическую полость, выполненную в корпусе каждого ползуна, несущего пуансоны, в которой установлен поршень, причем одна из полостей, разделенных поршнем, заполнена сжатым газом, а другая заполнена рабочей жидкостью и связана с полостью силового цилиндра гидравлической магистралью, которая содержат обратный клапан, регулятор давления и клапан с электрическим управлением.3. The press according to claim 2, characterized in that the pressure control device includes a cylindrical cavity made in the body of each slider carrying punches, in which a piston is installed, and one of the cavities separated by the piston is filled with compressed gas, and the other is filled with working fluid and is connected to the cavity of the power cylinder by a hydraulic line, which contains a check valve, a pressure regulator and an electrically controlled valve.
RU2021124906A 2021-08-23 2021-08-23 Blisk stamping press RU2769500C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124906A RU2769500C1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 Blisk stamping press

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124906A RU2769500C1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 Blisk stamping press

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769500C1 true RU2769500C1 (en) 2022-04-01

Family

ID=81076223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124906A RU2769500C1 (en) 2021-08-23 2021-08-23 Blisk stamping press

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769500C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150557A (en) * 1977-12-14 1979-04-24 United Technologies Corporation Forging apparatus having means for radially moving blade die segments
RU173848U1 (en) * 2016-05-31 2017-09-14 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Device for stamping monowheels
RU2715761C1 (en) * 2018-10-09 2020-03-03 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method and device for monowheel forging
RU2746200C1 (en) * 2020-06-03 2021-04-08 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Monowheel forming press

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150557A (en) * 1977-12-14 1979-04-24 United Technologies Corporation Forging apparatus having means for radially moving blade die segments
RU173848U1 (en) * 2016-05-31 2017-09-14 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Device for stamping monowheels
RU2715761C1 (en) * 2018-10-09 2020-03-03 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Method and device for monowheel forging
RU2746200C1 (en) * 2020-06-03 2021-04-08 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Monowheel forming press

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2746200C1 (en) Monowheel forming press
CN201711484U (en) Precision forging mould for floating straight-tooth cylindrical gear
CN101934336B (en) Method and device for semi-solid precision rheo-casting of light alloys
CN102380517B (en) Multifunctional vibration extrusion die based on electro-hydraulic servo driving
CN107597983B (en) A kind of easy to remove and installation mold
CN108580775B (en) A kind of Tong Lv forging press robot
CN2871060Y (en) Closed geared cold precisive forging mould of straight-toothed shaped cone
CN101396877A (en) Hydraulic pressure return type electric screw press
RU2715761C1 (en) Method and device for monowheel forging
CN103170565A (en) Direct drive type stroke control pressurizing type hydraulic machine of oil-less pump alternating current servo motor
RU2769500C1 (en) Blisk stamping press
CN203779887U (en) Power head of servo motor suitable for large and medium swiveling head press machine
CN201815618U (en) Precision forging die capable of forging tooth form of straight toothed spur gear
CN201081006Y (en) Linkage rod length variable crank connection rod transmission mechanism and punching machine crank connection rod transmission mechanism device
CN101209597A (en) Hydraulic punching machine
CN201559053U (en) Assembling die of V-shaped belt wheel of automobile power steering pump
CN201218250Y (en) Main hydraulic cylinder for hydraulic bending machine
CN205587588U (en) Electricity directly drives clutch screw press
CN115815449A (en) Small-size head fluid pressure type punching machine
CN202079212U (en) Multi-motion forging module for vertical and unidirectional multi-motion forming
KR102136508B1 (en) Forging molding device
CN206483898U (en) Helical blade tube pressed mould
CN206483952U (en) A kind of device for releasing vexed car and adjusting height of packing compact
CN102151780B (en) Complex part precision forging die with back pressure structure
CN214369192U (en) Motor bearing oiling device