专利名称：一种一模成形的组合胎模及其成形方法
技术领域：
本发明属于自由锻造技术领域，特别是涉及一种一模成形的组合胎模及其成形方法，用于航空发动机产品中各种喷嘴壳体类零件的精锻预锻制坯的制作。
背景技术：
现代发动机用喷嘴壳体类零件是发动机的重要零件，前期设计要求该类零件为铸造成形；但由于铸件的强度不能满足高推重比发动机的整体性能要求，因此设计更改为采用精密塑性成形技术生产该类零件，以达到提升其性能指标的目的；改用精密塑性成形技术制造的喷嘴壳体类零件基本上保留了原铸造设计结构要求。由于喷嘴壳体类零件结构复杂，采用常规的锻造工艺坯成形工序多，模具数量多，材料利用率低。在国外，其制造技术属于高尖端技术领域，成形技术保密程度极高。在国内，目前 同类型结构的精密锻件虽已研制成功，但由于其结构复杂、尺寸精度高，制造难度非常大，导致精密锻件的合格率非常低，仅有25%左右；采用普通锻造成形方式制坯，由于许多关键技术问题没有得到解决，导致最终合格率也仅有36%左右。复杂的零件结构，精密的尺寸要求，II级精密锻件标准，决定了该类零件精密塑性成形技术的难度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种一模成形的组合胎模及其成形方法；该成形方法可实现在一组合胎模中完成三种结构同时制坯成形，提高了工作效率和产品合格率。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种一模成形的组合胎模，包括具有内孔的外套、内下垫环、内上垫一环及内上垫二环；所述外套、内下垫环及内上垫一环组成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫一环设置在外套内孔的上部，所述内上垫一环与内下垫环共同组成的型腔与第一次成形料坯的外形相对应；所述外套、内下垫环及内上垫二环组成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫二环设置在外套内孔的上部，所述内上垫二环与内下垫环共同组成的型腔与预锻坯件的外形相对应。所述内上垫一环、内上垫二环的外径尺寸相同，且与外套的内孔尺寸相对应。为了便于将成形后的预锻坯件取出，所述内上垫二环由两个半环组成。采用所述的一模成形的组合胎模的成形方法，包括如下步骤步骤一拔长将原材料棒料的两端拔长至所需尺寸和结构；步骤二 第一次成形将内下垫环放入外套内孔的下部，然后将两端拔长的棒料放入内上垫一环的型腔内，再连同内上垫一环一同放入外套内孔的上部，进行第一次锻造成形，形成第一次成形料坯；
步骤三回炉加热将第一次成形料坯从第一次成形胎模中取出，然后进行回炉加热；步骤四第二次成形
将加热后的第一次成形料坯放入外套内部的内下垫环的型腔内，将内上垫二环套入第一次成形料坯的上端后部放进外套内孔的上部，进行第二次锻造成形，形成预锻坯件。本发明的有益效果本发明彻底改变了传统的一火一模成形工艺，改变了多模具多道工序的成形模式；实现了在一套模具内完成三种结构同时制坯成形工艺，容易保证最终精锻成形的零件的结构和尺寸要求。采用本发明的组合胎模的成形方法大大提高了原材料的利用率，节约了单件材料的消耗，提高了最终精锻件产品的合格率，降低了成本，增加了收益，极大地提高了航空发动机用结构件精密锻造技术水平；并且节省了大量的后续机械加工工作量，达到精锻件的最终成形要求，提高了精锻模具的使用寿命。
图I为本发明第一次成形的胎模的结构示意图；图2为本发明第二次成形的胎模的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为预锻坯件的结构示意图；图5为图4的右视图；图6为拔长后棒料的结构示意图；图中，I—外套，2—内下垫环，3—内上垫一环，4—内上垫二环，5—薄椭圆法兰，6-象鼻结构，7—带锥度柱面细杆部，8—第一次成形料坯，9一预锻坯件，10—拔长后棒料，11 一外套内孔，12—内上垫一环外径，13—内上垫二环外径，14 一内下垫环外径。
具体实施例方式现以喷嘴壳体零件的预锻坯件成形为例，对本发明做进一步的详细说明喷嘴壳体零件的预锻坯件的结构如图4、图5所示，其包括带锥度柱面细杆部7结构，中部为以73°倾角倾斜的薄椭圆法兰5结构，上端为象鼻结构6。如图I 图3所示，一种一模成形的组合胎模，包括具有内孔的外套I、内下垫环
2、内上垫一环3及内上垫二环4 ;所述外套I、内下垫环2及内上垫一环3组成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述内下垫环2设置在外套I内孔的下部，内上垫一环3设置在外套I内孔的上部，所述内上垫一环3与内下垫环2共同组成的型腔与第一次成形料坯8的外形相对应；所述外套I、内下垫环2及内上垫二环4组成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述内下垫环2设置在外套I内孔的下部，内上垫二环4设置在外套I内孔的上部，所述内上垫二环4与内下垫环2共同组成的型腔与预锻坯件9的外形相对应。所述内上垫一环3、内上垫二环4的外径尺寸相同，且与外套I的内孔尺寸相对应，内下垫环2的外径尺寸与外套I内孔尺寸相对应。为了便于将成形后的预锻坯件9取出，所述内上垫二环4由两个半环组成。
采用所述的一模成形的组合胎模的成形方法，包括如下步骤步骤一拔长选择原材料棒料的直径，满足中间局部镦粗且不失稳，将棒料的两端拔长至所需尺寸和结构，如图6所示；步骤二 第一次成形将内下垫环2放入外套I内孔的下部，然后将两端拔长的棒料放入内上垫一环3的型腔内，再连同内上垫一环3—同放入外套I内孔的上部，进行第一次锻造成形，成形零件的带锥度柱面细杆部7结构和以73°倾角倾斜的薄椭圆法兰5结构，形成第一次成形料还8 ；
步骤三回炉加热将第一次成形料坯8从第一次成形胎模中取出，然后进行回炉加热，加热温度为1160 0C ；步骤四第二次成形将加热后的第一次成形料坯8放入外套I内部的内下垫环2的型腔内，将内上垫二环4套入第一次成形料坯8的上端后部放进外套I内孔的上部，进行第二次锻造成形，成形零件的象鼻结构6，形成预锻坯件9。
权利要求
1.一种一模成形的组合胎模，其特征在于包括具有内孔的外套、内下垫环、内上垫一环及内上垫二环；所述外套、内下垫环及内上垫一环组成第一次成形的胎模，在第一次成形的胎模中所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫一环设置在外套内孔的上部，所述内上垫一环与内下垫环共同组成的型腔与第一次成形料坯的外形相对应；所述外套、内下垫环及内上垫二环组成第二次成形的胎模，在第二次成形的胎模中所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫二环设置在外套内孔的上部，所述内上垫二环与内下垫环共同组成的型腔与预锻坯件的外形相对应。
2.根据权利要求I所述的一种一模成形的组合胎模，其特征在于所述内上垫一环、内上垫二环的外径尺寸相同，且与外套的内孔尺寸相对应。
3.根据权利要求I所述的一种一模成形的组合胎模，其特征在于所述内上垫二环由两个半环组成。
4.采用权利要求I所述的一模成形的组合胎模的成形方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一拔长 将原材料棒料的两端拔长至所需尺寸和结构； 步骤二 第一次成形 将内下垫环放入外套内孔的下部，然后将两端拔长的棒料放入内上垫一环的型腔内，再连同内上垫一环一同放入外套内孔的上部，进行第一次锻造成形，形成第一次成形料坯； 步骤三回炉加热 将第一次成形料坯从第一次成形胎模中取出，然后进行回炉加热； 步骤四第二次成形 将加热后的第一次成形料坯放入外套内部的内下垫环的型腔内，将内上垫二环套入第一次成形料坯的上端后部放进外套内孔的上部，进行第二次锻造成形，形成预锻坯件。
全文摘要
一种一模成形的组合胎模及其成形方法，属于自由锻造技术领域。本发明的组合胎模包括具有内孔的外套、内下垫环、内上垫一环及内上垫二环；所述外套、内下垫环及内上垫一环组成第一次成形的胎模，所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫一环设置在外套内孔的上部，所述内上垫一环与内下垫环共同组成的型腔与第一次成形料坯的外形相对应；所述外套、内下垫环及内上垫二环组成第二次成形的胎模，所述内下垫环设置在外套内孔的下部，内上垫二环设置在外套内孔的上部，所述内上垫二环与内下垫环共同组成的型腔与预锻坯件的外形相对应。本发明的成形方法，包括如下步骤拔长，第一次成形，回炉加热，第二次成形。
文档编号B21J5/00GK102941301SQ20121045544
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者李贵全, 陈晓峰, 刘川, 王文丰, 王胜强 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司