航空发动机精密叶片镦锻制坯方法及镦锻一体三工位模座与流程

1.本发明属于航空发动机叶片制坯及锻造自动化技术领域，具体是一种航空发动机精密叶片镦锻制坯自动化工步设计、模座设计及实现方法。


背景技术：

2.航空发动机叶片制坯过程对最终锻件的冶金质量及加工效率具有重要影响，尤其是对于小余量模锻叶片及精锻叶片。现有的“下料-喷涂-(加热、挤杆)-(加热、墩头)-(辅助工序)-喷涂-(加热、预制坯)”成型方式存在以下几个弊端：
3.其一、加热火次多，对锻件组织性能具有不利影响；
4.其二、加工时间长，生产工序多，并且需要额外增加中间的辅助工序，零件加工、周转时间过长，严重制约产品生产周期；
5.其三、人工操作，劳动强度大，受人为因素影响，产品一致性难以保证；其四，生产成本高。
6.基于上述原因，亟需对制坯过程进行优化，释放产能、改善产品质量。


技术实现要素：

7.本发明旨在提供一种航空发动机精密叶片镦锻制坯方法及镦锻一体三工位模座，实现精密叶片镦锻制坯过程自动化一火次成型，提质增效，模座安装稳固可靠、模具拆卸简便快捷。
8.本发明的技术方案如下：
9.镦锻一体三工位模座，包括从左到右依次设置的挤杆型槽、预制坯型槽和墩头型槽，且挤杆型槽、预制坯型槽和墩头型槽共用同一块上模座和同一块下模座，挤杆型槽内安装有挤杆上模和挤杆下模，预制坯型槽内安装有预制坯上模和预制坯下模，墩头型槽内安装有墩头上模和墩头下模，其中：
10.所述挤杆型槽、预制坯型槽和墩头型槽连线的同侧分别设置有用于挤杆的第一冲头座和用于墩头的第二冲头座；
11.所述第一冲头座的一端与通用冲头可拆卸连接，通用冲头的另一端与专用冲头可拆卸连接，专用冲头的末端指向挤压头镶块形成的成型腔中；
12.所述预制坯型槽对应的下模座内设置有上、下叠放的第一厚度微调板和第二厚度微调板，第一厚度微调板和第二厚度微调板之间通过楔形表面滑动配合，且第一厚度微调板与预制坯厚度调节螺钉形成螺纹副；
13.所述上模座和下模座之间还设置有吻合板，所述吻合板用于避免预制坯上模和预制坯下模直接接触。
14.进一步，所述第一冲头座和第二冲头座之间设置有用于调整第一冲头座和第二冲头座位置关系的调节垫板。
15.进一步，所述通用冲头与专用冲头的连接端面上设置有半通卡槽，并通过冲头连
接螺钉配合半通卡槽与专用冲头可拆卸连接。
16.进一步，所述通用冲头与专用冲头之间设置有用于调节挤杆尺寸的冲头调节垫板。
17.进一步，所述挤杆上模和挤杆下模分别通过上下模具顶紧螺钉和上下模具固定螺钉固定在挤杆型槽内。
18.进一步，所述预制坯上模和预制坯下模分别通过前锁紧螺钉和后锁紧螺钉固定在预制坯型槽内。
19.进一步，所述上模座和下模座分别通过内六角螺钉紧固在压力机设备上。
20.进一步，镦锻一体三工位模座还包括模具侧锁紧装置，所述挤杆型槽、预制坯型槽和墩头型槽处分别设置有模具侧锁紧装置，用于锁紧挤杆型槽内的挤杆上模和挤杆下模、预制坯型槽内的预制坯上模和预制坯下模以及墩头型槽内的墩头上模和墩头下模，模具侧锁紧装置包括楔形块和锁紧螺钉。
21.航空发动机精密叶片镦锻制坯方法，包括依次进行的以下步骤：
22.步骤1，下料；
23.步骤2，喷涂；
24.步骤3，镦锻制坯一火次成型，采用前述的镦锻一体三工位模座，坯料经一次加热后，由机械手夹持坯料放入挤杆型槽中，杆部拔长后由机械手转移坯料至墩头型槽中，头部镦粗后马上转移至预制坯型槽中成型。
25.进一步，所述步骤3中，在预制坯型槽中成型预制坯时，以预制坯上模作为基准，通过调整下模前、后及左、右垫块来保证锻件错移。
26.与现有技术相比，本发麻优化了叶片锻造工序，实现挤杆、墩头、预制坯1火次成型，减少了坯料加热次数2次，取消了中间5道工序，缩短了产品制造周期，降低了制造成本。同时，本发明的镦锻一体三工位模座以及成型方法提高了锻件一致性，原因在于减少了挤杆、墩头和制坯之间的转运时间、转运距离、人工干预时间和步骤，完全实现自动化。镦锻一体三工位模座的设计考虑了机械手操作协调性，工步型槽能够匹配不同结构叶片产品的模具装配，通用性强。
附图说明
27.图1为现有叶片制坯流程图及使用本发明方法后的叶片制坯流程图；
28.图2为本发明中镦锻一体三工位模座的下模座俯视图；
29.图3为本发明镦锻一体三工位模座中挤杆型槽a-a剖面示意图；
30.图4为本发明镦锻一体三工位模座中预制坯型槽b-b剖面示意图；
31.图5为通用冲头上半通卡槽与冲头连接螺钉安装状态示意图；
32.图中，1-挤杆型槽；2-预制坯型槽；3-墩头型槽；4-模座安装固紧螺钉；5-吻合板；6-冲头座位置调节垫板；7-模具侧锁紧装置；8-挤压头镶块；9-专用冲头；10-冲头调节垫板；11-冲头连接螺钉；12-第一冲头座；13-通用冲头；14-上下模具顶紧螺钉；15-上下模具固定螺钉；16-预制坯厚度调节螺钉；17-前锁紧螺钉；18-前锁紧块；19-第一厚度微调板；20-第二厚度微调板；21-后锁紧螺钉；22-第二冲头座。
具体实施方式
33.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
34.本发明中，航空发动机精密叶片镦锻制坯自动化制坯实施方式具体思路包括：
35.1)现有工艺痛点分析：梳理现有工艺，结合生产流程、生产模式，提出改进方向；
36.2)改进工艺方案制定：精密叶片镦锻制坯自动化工步集成；
37.3)工艺方案论证：采用deform锻造仿真验证制造可行性；
38.4)生产布局实施：三工位型槽模座的设计，满足镦锻制坯一火次成型。
39.如图1所示，为了解决现有精密叶片镦锻制坯方法存在的加热火次多、加工周期长、人工劳动强度大等问题，本发明改进了现有工序。
40.具体来说，本发明的技术方案是：把现有的挤杆、墩头、预制坯3个工序集成在镦锻一体化的1个工序中，工艺流程方案设计为“下料-喷涂-(加热、挤杆、墩头、预制坯)”，如图1。其实现过程通过图2中所示的镦锻一体三工位模座完成：即坯料经一次加热后，由机械手夹持坯料放入挤杆型槽1中，杆部拔长后由机械手转移坯料至墩头型槽3中，头部镦粗后马上转移至预制坯型槽2中成型。
41.本发明的叶片制坯方法通过设计一个镦锻一体三工位模座来实现产品的加工。首先，镦锻一体三工位模座由上模座和下模座组成，上、下模座分别通过4个内六角螺钉4固紧在压力机设备上。镦锻一体三工位模座上依次设计有挤杆型槽1、预制坯型槽2、墩头型槽3，挤杆型槽1、预制坯型槽2、墩头型槽3分别用于安装对应挤杆、预制坯、墩头的模具，模具包括挤杆型槽1内安装的挤杆上模和挤杆下模，预制坯型槽2内安装的预制坯上模和预制坯下模，墩头型槽3内安装的墩头上模和墩头下模，成对的吻合板5分别安装在上模座、下模座上。
42.如图3，挤杆时，第一冲头座12带动通用冲头13并推动专用冲头9使坯料在挤压头镶块8中拔长，特别地，如图5所示，通用冲头13前端设计有t形的半通卡槽，冲头连接螺钉11嵌入半桶通卡槽中，使得专用冲头9在冲头连接螺钉11的连接下实现快速的装配与更换。挤杆尺寸通过冲头调节垫板10进行调节(即通过增加或减少冲头调节垫板10的数量改变厚度实现挤杆尺寸的控制)。墩头型槽3同样配备有一个用于墩头的第二冲头座22，第一冲头座12和第二冲头座22之间的相对位置通过位置调节垫板6调节(通过增加或减少调节垫板6的数量改变第一冲头座12和第二冲头座22之间的距离实现相对位置的调整)。挤杆上模和挤杆下模分别通过上下模具顶紧螺钉14和上下模具固定螺钉15固定在挤杆型槽1内。
43.墩头型槽3内的结构设计与挤杆型槽1内的结构设计相似，区别仅仅在于墩头用的专用冲头与挤杆用专用冲头9在结构上有差异，以及墩头用的镶块与挤压头镶块8在结构上有差异。但由于二者不是本发明改进的地方，其结构属于现有技术，因此不再赘述。
44.如图4，预制坯时，预制坯上模、预制坯下模通过前锁紧螺钉17、后锁紧螺钉21及模具侧锁紧装置7、前锁紧块18拧紧分别固定在上、下模座的预制坯型槽3中，然后以预制坯上模作为基准，通过调整预制坯下模前、后及左、右垫块来保证锻件错移，而锻件厚度通过预制坯厚度调节螺钉16带动第一厚度微调板19、第二厚度微调板20实现预制坯件厚度控制，前锁紧块18(结构类似垫片)的作用是控制模具在预制坯过程中不能沿前后方向微动，保证
成型后的锻件坯料前后不发生错移，而吻合板5的目的是保证预制坯上模和下模不直接接触，承受多余的打击能量。
45.模具侧锁紧装置7包括楔形块和锁紧螺钉，楔形块卡入模具和型槽(挤杆型槽1、预制坯型槽2、墩头型槽3)之间，而锁紧螺钉则用于固定楔形块。
46.如图1，借助于上述镦锻一体三工位模座(模座设计时考虑工步的协调性，安装可靠，装卸方便)，本发明提供了一种航空发动机精密叶片镦锻制坯自动化工步设计及实现方法，通过工步的集成，使只需1火次即达到制坯的目的。
47.本发明的说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。