一种用于航空发动机叶片类锻件的热切边装置与方法与流程

本发明涉及航空发动机叶片类锻件的毛边去除领域，特别涉及一种用于航空发动机叶片类锻件的热切边装置与方法。

背景技术：

航空发动机叶片类锻件主要由钛合金、高温合金等难变形材料锻造而成，由于空气动力学要求，叶片扭角大，因而此类锻件均采用曲面分模，所得的锻件需去除毛边。目前，航空发动机叶片类锻件去除毛边采用的切边方式主要是使用普通切边模具热切，也有部分铝合金叶片锻件毛边采用冷切，但不管是热切还是冷切，切边过程中锻件叶身会发生扭转变形。为了解决锻件叶身扭转变形的问题，通常的方法是用原模具进行校正，但校正时锻件表面易出现不允许的塑性形变(因为塑性形变会导致材料在临界变形区形变，使锻件组织状态发生变化)，影响叶片类零件的性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于航空发动机叶片类锻件的热切边装置与方法，以解决切边过程中叶片类锻件叶身发生扭转变形的问题。

本发明所述用于航空发动机叶片类锻件的热切边装置，包括底座、为被切边叶片类锻件提供反向挤压力的弹簧、为所述弹簧导向的导柱及顶板、垫板、阴模、托块、支柱、冲头和导向板；所述弹簧的数量至少为三件，所述导柱的数量为弹簧数量的两倍，所述支柱的数量至少为三根；所述底座由第一座体和位于第一座体上且与第一座体为一体化结构或固连的第二座体构成，第二座体的中心部位设置有凹腔；所述顶板的形状和尺寸与第二座体中心部位设置的凹腔的形状和尺寸相匹配，所述垫板的形状和尺寸与顶板的形状和尺寸相匹配；所述托块由限位座和位于限位座上且与限位座为一体化结构或固连的托持体构成，托持体顶面的形状和尺寸与被切边的叶片类锻件的叶背型面相同，所述阴模的中心部位从下至上开设有与托块的限位座和托持体形状和尺寸相匹配的限位槽和托持体安装腔；所述冲头由阳模段、限位台阶和连接段构成，限位台阶的上端面与连接段为一体化结构或固连，限位台阶的下端面与阳模段为一体化结构或固连，阳模段底面的形状和尺寸与被切边的叶片类锻件的叶盆型面相同；所述导向板的中心部位开设有与冲头上的阳模段横截面形状相同的导向孔，周边设置有与支柱组合的过孔；使用时，所述底座安装在切边设备的下模座上，在第二座体中心部位设置的凹腔底壁和顶板底面分别安装与弹簧数量相同的导柱，各弹簧分别套装在安装于凹腔底壁的相应导柱上，安装在顶板底面的各导柱分别插入相应的弹簧内孔且顶板的底面与弹簧接触，所述垫板放置在顶板上，所述阴模固定在底座第二座体的凹腔侧壁顶面，所述托块安装在阴模中心部位设置的限位槽和托持体安装腔内，且托块的限位座底面与垫板接触，各支柱分别安装在底座第二座体的凹腔侧壁顶面，且两两支柱以第二座体的中心线呈轴对称分布，所述导向板通过支柱支撑并与各支柱可拆卸式固连，所述冲头的连接段与切边设备的上模座连接，冲头的阳模段穿过导向板中心部位开设的导向孔位于导向板下方。

上述热切边装置，所述底座的第一座体和第二座体的形状优选长方体，第二座体上设置的凹腔为长方形腔体。因此，所述弹簧的数量优选四件，所述支柱的数量优选四根。

上述热切边装置，所述支柱为管式柱或两端设置有外螺纹段的实心柱。

上述热切边装置，所述导柱的优选结构是：由一体化结构的螺纹段、导向段和螺帽段组成，导向段位于螺纹段与螺帽段之间。

本发明所述用于航空发动机叶片类锻件的热切边方法，使用上述热切边装置，步骤如下：

①将终锻成形的叶片类锻件放在热切边装置的托块上，并使其叶背型面与托块的托持体顶面接触；

②启动切边设备，在切边设备带动下热切边装置的冲头向下运动并对叶片类锻件施力，使叶片类锻件的毛边在剪切力作用下被去除；

③当冲头运动到下死点位置时，在弹簧恢复力的作用下，弹簧、顶板、垫板和托块与冲头联动向上，切边后的叶片类锻件被顶出，随即冲头脱离叶片类锻件回复至原位。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明所述热切边装置设置了弹簧，在冲头向下运动对被切边叶片类锻件施力时，弹簧会同时对被切边叶片类锻件提供一个反向挤压力，因而有效解决了切边过程中叶片类锻件叶身发生扭转变形的问题。试验表明，使用本发明所述热切边装置和方法，叶片类锻件不会发生变形。

2、由于本发明所述热切边装置的构件优化了形状和结构，因而在使用时受力合理，工作状态稳定。

3、由于使用本发明所述热切边装置和方法对叶片类锻件进行切边不会导致叶片发生变形，因而避免了后续的再次校正工序，不仅可减少对设备的占用和能源消耗，而且缩短了加工周期，可大幅度降低成本。

附图说明

图1是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置的结构示意图；

图2是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的底座的示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的导柱的示意图；

图5是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的顶板的示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的垫板的示意图；

图8是图7的左视图；

图9是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的托块的示意图；

图10图9的俯视图

图11是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的阴模的示意图；

图12是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的冲头的示意图；

图13是图12中阳模段下端设置的叶盆型面的仰视图；

图14是本发明所述用于航空发动机叶片类锻件热切边的装置中的导向板的示意图；

图15是图14的俯视图。

图中，1—底座，1-1—第一座体，1-2—第二座体，1-3—凹腔，1-4—第一螺孔，1-5—第二螺孔，1-6—吊装孔，2—弹簧，3—导柱，3-1螺纹段，3-2—导向段，3-3—螺帽段，4—顶板，4-1—第三螺孔，5—垫板，6—托块，6-1—限位座，6-2—托持体，6-3—托持体顶面，7—阴模，7-1—限位槽，7-2—托持体安装腔，8—支柱，9—螺栓(或螺母)，10—冲头，10-1—阳模段底面，10-2—阳模段，10-3—限位台阶，10-4—连接段，11—导向板，11-1—导向孔，11-2—过孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明所述用于航空发动机叶片类锻件的热切边装置与方法作进一步说明。

本实施例中，被切边的航空发动机叶片类锻件在液压机上锻造成形，锻件坯料经高温电炉保温，锻造过程中坯料表面均匀涂覆玻璃润滑剂，锻件锻后立即进行热切边。

本实施例中，切边设备为液压式切边机，型号КБ262，俄罗斯生产。

本实施例中，热切边装置如图1所示，包括底座1、为被切边叶片类锻件提供反向挤压力的弹簧2、为所述弹簧导向的导柱3及顶板4、垫板5、阴模7、托块6、支柱8、冲头10和导向板11。

所述底座1如图2、图3所示，由第一座体1-1和位于第一座体上且与第一座体为一体化结构第二座体1-2构成，底座的第一座体1-1和第二座体1-2的形状均为长方体，第二座体1-2的中心部位设置有长方形凹腔1-3；鉴于底座1的形状，所述弹簧2的数量为四件，所述导柱3的数量为八件，所述支柱8的数量为四根；因此，第二座体中心部位设置的长方形凹腔1-3底壁上设置了用于安装导柱的四个第二螺孔1-5，第二座体中心部位设置的长方形凹腔1-3侧壁顶面设置了四个用于安装支柱的第一螺孔1-4，为了便于底座的搬动，第二座体1-2的侧面还设置了四个吊装孔1-6。

如图1所示，所述弹簧2为圆柱螺旋弹簧，如图4所示，所述导柱3由一体化结构的螺纹段3-1、导向段3-2和螺帽段3-3组成，导向段3-2位于螺纹段3-1与螺帽段3-3之间。

如图5、图6所示，所述顶板4的形状和尺寸与第二座体中心部位设置的长方形凹腔1-3的形状和尺寸相匹配，如图7、图8所示，所述垫板5的形状和尺寸与顶板4的形状和尺寸相匹配。

如图9、图10所示，所述托块6由限位座6-1和位于限位座上且与限位座为一体化结构托持体6-2构成，限位座为长方形板体，托持体顶面6-3的形状和尺寸与被切边的叶片类锻件的叶背型面相同；如图11所示，所述阴模7的中心部位从下至上开设有与托块的限位座和托持体形状和尺寸相匹配的限位槽7-1和托持体安装腔7-2。

如图12、图13所示，所述冲头10由阳模段10-2、限位台阶10-3和连接段10-4构成，限位台阶10-3的上端面与连接段10-4为一体化结构，限位台阶10-3的下端面与阳模段10-2为一体化结构，阳模段底面10-1的形状和尺寸与被切边的叶片类锻件的叶盆型面相同。

如图14、图15所示，所述导向板11为长方形板，导向板的中心部位开设有与冲头上的阳模段横截面形状相同的导向孔11-1，周边设置有与支柱8组合的四个过孔11-2；所述支柱8为空心管式柱。

本实施例中，底座1、支柱8、顶板4、垫板5和导向板11选用45#钢(HRC 32～36)，弹簧2选用60SiMnA(HRC 45～50)，导柱3选用45钢(HRC 45～50)，托块6、阴模7和冲头10选用4Cr5MoV1Si(HRC50～54)。

使用时，所述底座1安装在切边设备的下模座上，在第二座体1-2中心部位设置的凹腔1-3底壁和顶板4底面各安装四件导柱3，四件弹簧分别套装在安装于凹腔1-3底壁的相应导柱3上，安装在顶板底面的各导柱3分别插入相应的弹簧内孔且顶板的底面与弹簧接触，所述垫板5放置在顶板上，所述阴模7固定在底座第二座体1-2的凹腔侧壁顶面，所述托块6安装在阴模7中心部位设置的限位槽7-1和托持体安装腔7-2内，且托块的限位座6-1底面与垫板5接触，四根支柱8通过螺栓9分别安装在底座第二座体1-2的凹腔侧壁顶面，所述导向板11放置在支柱8顶面，其周边设置的四个过孔分别与四根支柱相对应，通过螺栓9与支柱一起固定，所述冲头10的连接段10-4与切边设备的上模座连接，冲头的阳模段10-2穿过导向板11中心部位开设的导向孔11-1位于导向板下方，然后按以下步骤操作：

①将终锻成形的叶片类锻件放在热切边装置的托块6上，并使其叶背型面与托块的托持体顶面6-3接触；

②启动切边设备，在切边设备带动下热切边装置的冲头10向下运动并对叶片类锻件施力，使叶片类锻件的毛边在剪切力作用下被去除；

③当冲头运动到下死点位置时，在弹簧2恢复力的作用下，弹簧2、顶板4、垫板5和托块6与冲头联动向上，切边后的叶片类锻件被顶出，随即冲头脱离叶片类锻件回复至原位。

使用上述热切边装置和方法，被切边叶片类锻件无变形，型面尺寸100％合格。