专利名称:一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具，属航空发动机双轴颈类铝合金叶片的锻造【技术领域】。该模具由下模和上模组成，下模和上模分别装在设备上下两个模座中，靠设备导轨导向配合；下模设有下模压弯凹模形腔和下模预锻形腔，上模设有上模压弯凸模形腔和上模预锻形腔，压弯型腔用来进行压弯，预锻型腔用来预锻。本实用新型压弯形腔与预锻形腔设计在一个模块上，可以充分利用模座尺寸设计2个模具形腔，实现一个锻造加热火次进行两次锻造成形过程，提高生产效率、减少坯料的加热时间，合理分配了预制坯体积及变形量，从而提高了材料利用率、细化了铝合金叶片的晶粒度，对于节约生产成本、减少质量损失具有重要的意义。
【专利说明】一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具
【技术领域】
[0001]本实用新型属航空发动机双轴颈类铝合金叶片的锻造【技术领域】，具体涉及一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具。
【背景技术】
[0002]双轴颈类铝合金叶片是航空产品中常见的一种叶片类型，传统的成型路线为平模压扁、采用终锻模具进行预锻欠压、终锻成形工序。双轴颈类铝合金叶片传统的模具设计是采用上、下2个平模进行压扁制坯，然后采用同一套模具进行预锻欠压及终锻成形，其缺点是材料利用率低，而且叶片使用同一套模具进行预锻欠压时，由于压扁坯料体积分配不合理，导致叶片在终锻时叶身局部因变形量过大产生表面撕裂，而轴颈处及叶身局部常常因局部变形量过小(进入铝合金材料临界变形区)产生粗晶质量问题而报废，影响产品交付，因此为解决上述问题需设计新型模具。
【发明内容】
[0003]为减少锻造火次，合理分配锻造变形量，解决使用传统模具设计所生产的铝合金叶片表面粗晶等问题，提高锻件合格率，本实用新型提供一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具。
[0004]本实用新型一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具，由下模和上模组成，下模和上模分别装在设备上下两个模座中，靠设备导轨导向配合；下模设有下模压弯凹模形腔和下模预锻形腔，上模设有上模压弯凸模形腔和上模预锻形腔，压弯型腔用来进行压弯，预锻型腔用来预锻。
[0005]所述下模压弯形腔上设有定位分界线，将顶锻件大头顶部与定位分界线13紧密配合定位后，可对顶锻件进行压弯，得到的压弯件形状可匹配预锻模具。
[0006]工作时，首先将顶锻件放入形腔，使用与形腔进行压弯，保持不动，快速向下打击，从而得叶片压弯件；而后利用夹钳快速将压弯件放入形腔进行预锻，同样保持不动，快速向下打击，得到预锻件。
[0007]本新型压弯及预锻一体成形模具，将顶锻坯料进行预成形，且通过优化预锻坯形状，为终锻预留合适的变形量，避免因终锻变形量不合理而使叶片产生的表面撕裂和粗晶冋题，提尚广品质量。
[0008]压弯及预锻一体模具，在结构上要考虑到模座横向空间尺寸的限制，合理分配压弯形腔及预锻形腔尺寸，顶锻件压弯时的定位、压弯件与预锻模具的匹配以及预锻件与终锻模具的匹配。新型一体模具分为上下两个模块，上下模各有两个型腔，一个型腔用来进行压弯，另一个型腔用来预锻。由于模座空间尺寸有限，采用一模两腔的设计方式，就需考虑两个形腔的尺寸排布。预锻形腔毛边桥处尺寸为横向所需最大尺寸，因此在保证其完全布排开后，再确定压弯形腔宽度尺寸，保证两个形腔设计在一个模具上且满足成形的需要。压弯形腔主要为了将顶锻后的棒料体积进行合理分配，使各型面截面体积满足预制坯成形需要，在压弯形腔设计一个定位分界线，定位分界线位于下模压弯形腔上，图4中形腔左侧台阶处即为定位分界线，将顶锻件大头顶部与台阶处紧密配合定位后，可对顶锻件进行压弯，得到的压弯件形状可匹配预锻模具；预锻形腔主要是完成预锻锻造变形，获得与终锻形腔匹配的预锻件。预锻形腔设计的目的是使叶身部分产生镦粗变形，轴颈部分产生反向挤压变形，均为终锻成形预留出合适的变形量，可避免终锻时因变形量过小，造成的锻件表面粗晶问题。利用Deform模拟软件模拟预锻过程中坯料的流动趋势，叶片双轴颈部位的坯料可充满预锻模具形腔并且有富余，因此在预锻模具轴颈部位设计了与终锻模具相同结构的毛边桥；而叶片叶身部位的坯料在预锻时没有流出预锻形腔，因此采用放开式形腔，让坯料进行自由压扁成型，由此得到的双轴颈带有毛边的预锻件可方便的放于终锻模具当中，完全匹配终锻模具，在终锻时不会产生锻造缺陷。在排布压弯型腔与预锻型腔时还需要考虑操作的方便性，将压弯型腔排布在预锻型腔的左侧，操作者可以用钳子快速地将压弯件翻转至右侧预锻型腔，完成一次锻造操作。
[0009]本实用新型压弯形腔与预锻形腔设计在一个模块上，可以充分利用模座尺寸设计2个模具形腔，实现一个锻造加热火次进行两次锻造成形过程，提高生产效率、减少坯料的加热时间，并且合理分配了预制坯体积及变形量，从而提高了材料利用率、细化了铝合金叶片的晶粒度，对于节约生产成本、减少质量损失具有重要的实际意义。
[0010]本实用新型模具投入使用后，解决了铝合金材料叶片因晶粒度不合格而报废的质量问题，锻件合格率由原来的30%提高到97%以上，材料利用率较原来的成型方式提高了约30.2%，每年可节约废品损失及原材料费用约40余万元，可为类似轴颈类叶片模具设计提供参考。
【附图说明】
[0011]图1为该轴颈类叶片顶锻模具；
[0012]图2为压弯及预锻一体模具整体图；
[0013]图3为压弯及预锻一体模具形腔俯视图；
[0014]图4为压弯模腔剖面图；
[0015]图5叶片顶锻件示意图；
[0016]图6叶片压弯件示意图；
[0017]图7叶片预锻件示意图；
[0018]图8叶片终锻件示意图；
[0019]其中I为下模，2为上模，11为下模压弯凹模形腔，12为下模预锻形腔，13为定位分界线；21为上模压弯凸模形腔，22为上模预锻形腔；3为顶锻冲头，4为顶锻阴模。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具，由下模I和上模2组成，下模I和上模2导向配合；下模I设有下模压弯凹模形腔11和下模预锻形腔12，上模2设有上模压弯凸模形腔21和上模预锻形腔22，压弯型腔用来进行压弯，预锻型腔用来预锻。
[0021]所述下模压弯形腔11上设有定位分界线13，将顶锻件大头顶部与定位分界线13紧密配合定位后，可对顶锻件进行压弯，得到的压弯件形状可匹配预锻模具。
[0022]工作时，首先将顶锻件放入11形腔，使用11与21形腔进行压弯，11保持不动，21快速向下打击11，从而得叶片压弯件；而后利用夹钳快速将压弯件放入12形腔进行预锻，同样12保持不动，2，2快速向下打击12，得到预锻件。
[0023]棒料顶锻、压弯及预锻、终锻的全过程如图5?8所示，使用本新型模具的运行方式如下:
[0024](I)使用图1中的顶锻模具。工作时，4阴模保持不动，3冲头靠导向作用向2阴模运动，模腔接触棒料头部，将棒料局部进行镦粗，得到图5所示的顶锻件；
[0025](2)使用图2中的压弯及预锻一体模具。工作时，将(I)得到的顶锻件放入I下模中的形腔，I下模保持不动，2上模快速向下运动，经过2个形腔的锻件变形，完成一次动作。
[0026]具体操作顺序:首先将顶锻件放入11形腔，使用11与21形腔进行压弯。工作时，21快速向下打击11，从而得到图6所示的叶片压弯件；而后利用夹钳快速将压弯件放入12形腔进行预锻，同样12保持不动，22快速向下打击12，得到图7所示的预锻件。
[0027](3)使用原有终锻模具打击(2)得到的预锻件得到图8所示的叶片终锻件。
[0028]从图3可以看出，压弯形腔与预锻形腔设计在一个模块上，可以充分利用模座尺寸设计2个模具形腔，实现一个锻造加热火次进行两次锻造成形过程，提高生产效率、减少坯料的加热时间，并且合理分配了预制坯体积及变形量，从而提高了材料利用率、细化了铝合金叶片的晶粒度，对于节约生产成本、减少质量损失具有重要的实际意义。
【权利要求】
1.一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具，其特征在于该模具由下模和上模组成，下模和上模分别装在设备上下两个模座中，靠设备导轨导向配合；下模设有下模压弯凹模形腔和下模预锻形腔，上模设有上模压弯凸模形腔和上模预锻形腔，压弯型腔用来进行压弯，预锻型腔用来预锻。2.根据权利要求1所述的一种细化双轴颈铝合金叶片晶粒度的压弯及预锻一体模具，其特征在于所述下模压弯形腔上设有定位分界线，将顶锻件大头顶部与定位分界线紧密配合定位后，可对顶锻件进行压弯，得到的压弯件形状可匹配预锻模具。
【文档编号】B21J13-02GK204276771SQ201420657030
【发明者】单善, 汪大成, 马巍 [申请人]沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司