薄壁环形件成型模具及成型方法与流程

本发明涉及航空发动机模具成型领域，特别地，涉及一种薄壁环形件成型模具及成型方法。

背景技术：

大型环形件广泛应用于航空航天领域，如航空发动机支板，但现有的加工工艺一般需要将支板分成左右两半，如图1所示的部件a及部件b，分别弯曲成形后再焊接，由于支板左右两侧各有一条焊缝，零件强度较差，在使用过程中较易开裂，降低了航空发动机零部件的使用寿命。

CN104418698C公开了一种大型环形件成型加工方法，其包括：分段锻成方坯或是钢板切割直条状坯料→加工基准面→机加工截面形状→压制成形→画线去端头→加工焊接坡口→拼焊成圆环形件→现场精加工，具体地，将两个非对称的异型截面坯料通过焊接的形式，使其成为对称截面的坯料，然后在液压机或卧式弯曲机上进行压制，压制工艺过程如下：将上述焊接后的坯料的一端置于凸模和凹模之间，随着模具的闭合，在凸凹模具之间的坯料压制成形，开启模具，进行送料，每次送料量要小于凸模的长度，而后再次闭合压制，以此类推，直至最后一步压制完成。

可见，现有的大型异型环形件的加工需要分段成型且经多次焊接加工，不仅加工过程复杂，且存在焊缝多导致可靠性差的缺陷。

技术实现要素：

本发明提供了一种薄壁环形件成型模具及成型方法，以解决现有的薄壁环形件加工成型工艺复杂、加工质量有待改善的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种薄壁环形件成型模具，用于对待成型的薄壁件进行弯曲及卷圆，本发明成型模具包括：相对设置的下模板及上模板，下模板的上表面设有与其固接的凹模，上模板的下表面设有与其固接的凸模，固接于上模板上的凸模包括用于施加弯曲用压力的弯曲凸模及用于施加卷圆用压力的卷圆凸模，固接于下模板上的凹模包括与弯曲凸模对应的第一凹模及与卷圆凸模对应的第二凹模。

进一步地，第一凹模的内凹面设有连通至下模板的通孔，通孔内设有与下模板抵接的弹性件及设于弹性件之上用于回弹冲压后的薄壁件的顶块。

进一步地，第二凹模的内凹面中部设有凹向下模板且横截面呈半圆弧形的凹槽，卷圆凸模包括与上模板固接的连接段及与凹槽匹配用于卷圆薄壁件的圆柱段。

进一步地，下模板上设有用于对上模板的移动进行导向定位的导柱，上模板上设有与导柱配合的导套。

进一步地，下模板上设有用于限定上模板位移的极限位置的限位件。

根据本发明的另一方面，还提供一种薄壁环形件成型方法，将待成型的薄壁件整体弯曲、卷圆后焊接对接端，形成单焊缝的薄壁环形件，成型方法依次包括下料、弯曲、卷圆、焊接、灌蜡、成形、去蜡及校正，弯曲及卷圆步骤共用上述的成型模具。

进一步地，成形的步骤包括在冲压模具上逐次增加冲压量，经多次冲压成形。

进一步地，校正的步骤为在薄壁环形件内腔插入芯棒后经冲压模具冲压校正。

进一步地，芯棒分批制作，校正步骤中选择至少两种外径的芯棒分步校正。

进一步地，薄壁环形件为航空发动机用支板。

本发明具有以下有益效果：

本发明薄壁环形件成型模具及成型方法，通过采用同一成型模具对待成型的薄壁件进行弯曲及卷圆，避免了分段加工的繁琐，且避免了多次焊接影响成品质量，本发明成型方法加工的薄壁环形件由于整体成型，加工质量好，且节约工序，可靠性高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的航空发动机支板成型的结构示意图；

图2是本发明优选实施例薄壁环形件成型模具的结构示意图；

图3是本发明优选实施例中卷圆凸模的结构示意图；

图4是本发明优选实施例薄壁环形件成型方法的流程示意图；

图5是本发明优选实施例成型方法中校正用芯棒的结构示意图。

附图标记说明：

1、上模板；11、模柄；12、凸模；121、弯曲凸模；

122、卷圆凸模；1221、连接段；1222、圆柱段；

2、下模板；21、凹模；211、第一凹模；212、第二凹模；

213、通孔；214、凹槽；22、弹性件；23、顶块；24、导柱；25、限位块；3、芯棒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图2，本发明的优选实施例提供了一种薄壁环形件成型模具，用于对待成型的薄壁件进行弯曲及卷圆，本实施例成型模具包括：相对设置的下模板2及上模板1，下模板2的上表面设有与其固接的凹模21，上模板1的下表面设有与其固接的凸模12，固接于上模板1上的凸模12包括用于施加弯曲用压力的弯曲凸模121及用于施加卷圆用压力的卷圆凸模122，固接于下模板2上的凹模21包括与弯曲凸模121对应的第一凹模211及与卷圆凸模122对应的第二凹模212。

本实施例通过对下料后的薄壁件经成型模具依次进行弯曲及卷圆操作，从而避免了现有的薄壁成型件分段锻造的繁琐，使得薄壁环形件可以一体成型，且后续焊接只需一次焊接，形成单条焊缝，有效提高了薄壁环形件的加工质量及可靠性。

参照图2，本实施例中，下模板2固定在加工基准面上，凹模21经螺钉、销钉等紧固件固接至下模板2的上表面，上模板1的上表面设有与冲压机构连接的模柄11，上模板1的下表面经螺钉、销钉等固接弯曲凸模121及卷圆凸模122，本实施例弯曲凸模121、卷圆凸模122平行间隔设置，且在上模板1的带动下同步动作。第一凹模211的内凹面设有连通至下模板2的通孔213，通孔213内设有与下模板2抵接的弹性件22及设于弹性件22之上用于回弹冲压后的薄壁件的顶块23。本实施例通过在通孔213内设置弹性件22及顶块23，可以在弯曲凸模121冲压时避免薄壁件卡接在第一凹模211内导致的无法卸载的麻烦，保证了加工的连续性。

本实施例中，第二凹模212的内凹面中部设有凹向下模板2且横截面呈半圆弧形的凹槽214，参照图3，卷圆凸模122包括与上模板1固接的连接段1221及与凹槽214匹配用于卷圆薄壁件的圆柱段1222。

本实施例通过将弯曲及卷圆操作集中在同一成型模具上，利于减少工件周转等对加工效率的影响。

本实施例中，下模板2上设有用于对上模板1的移动进行导向定位的导柱24，上模板1上设有与导柱配合的导套，通过导套与导柱24的配合，保证了冲压时轴向位移精度。

优选地，下模板2上设有用于限定上模板1位移的极限位置的限位件。本实施例中，第一凹模211和/或第二凹模212的周缘设有与凸模的周缘抵接以限位的限位块25，从而对冲压量进行控制，避免过冲导致的薄壁件的变形。

根据本发明的另一方面，还提供一种薄壁环形件成型方法，将待成型的薄壁件整体弯曲、卷圆后焊接对接端，形成单焊缝的薄壁环形件，参照图4，本实施例成型方法依次包括下料、弯曲、卷圆、焊接、灌蜡、成形、去蜡及校正，其中，弯曲及卷圆步骤共用上述实施例的成型模具。

本实施例薄壁环形件成型方法，改进传统的成型工艺，通过整体依次弯曲、卷圆、焊接，使得成型后的薄壁环形件只有一条焊缝，有效提高成品强度；且采用一套模具进行弯曲、卷圆操作，加工便利，操作简单。

具体地，本实施例成型方法中，下料步骤为：按加工要求下料尺寸进行下料。修剪好外形尺寸后，将坯料放置在图2所示的第一凹模211的上表面，冲压时在弯曲凸模121与第一凹模211的共同作用下弯曲成型；第二步将已弯曲的坯料放置在第二凹模212的上表面，冲压时在卷圆凸模122与第二凹模212的共同作用下卷圆成型。弯曲及卷圆后，在开口处焊接并打磨焊缝，然后在封闭内腔里填充石蜡或松香。将灌蜡后的零件放置冲压模具内进行成形作业。

本实施例冲压模具包括固接在上模板下表面的上凹模、固接于下模板上表面的下凹模，将灌蜡后的薄壁环形件放置在下凹模型面上，利用上凹模与下凹模的型面配合进行成形作业。为了避免薄壁环形件成形过程中的压方、回弹变形等缺陷，本实施例成形的步骤包括在冲压模具上逐次增加冲压量，经多次冲压成形。本实施例中，第一次冲压时上凹模与下凹模不完全闭合，即第一次冲压不完全到位，完成预成形工艺；然后根据冲压要求，逐步增加冲压量，直至冲压模具完全闭合，完成成形加工。

优选地，为了进一步提高成形精度，本实施例在成形之后还包括校正步骤。本实施例校正的步骤为在去蜡后的薄壁环形件内腔插入芯棒3(参照图5)后经冲压模具冲压校正。本实施例中，校正步骤优选包括多次校正环节，直至薄壁环形件达到设定的加工尺寸。本实施例芯棒分批制作，校正步骤中选择至少两种外径的芯棒3分步校正，优选地，芯棒的端部设有引导部，芯棒经引导部导入并敲击进入支板内腔，且利用成形用的冲压模具进行校正。

本实施例中，薄壁环形件为航空发动机用支板。相比以往的成型工艺，本实施例成型方法及模具方便可靠，最终产品零件仅有一条焊缝，满足零件强度及使用要求，另经校正后零件型面轮廓度好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。