[发明专利]一种制造模锻件并消除残余应力的方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及机械设计及加工技术领域，特别涉及一种制造模锻件并消除残余应力的方法及模具。

背景技术

随着航空产业的深入发展，作为国家战略发展和人们生活的需要，飞机正逐步发挥着愈来愈重要的功用，各领域的需求量越来越大，国产化变得异常迫切。由于现役飞机的使用强度较以前大大提高，对机体材料综合性能的要求逐步提升，飞机制造商对机体零部件供应商供应的零部件质量要求大大提高，譬如使用环境因素决定的材料所需的耐应力腐蚀性能和抗疲劳性能，同时，考虑到采购成本和后续处理效率（譬如零件机加工）等因素，机体制造商必将模锻件及精密模锻件作为所需产品毛坯采购类型的首选，这也必将是未来航空材料的发展方向。

由于现阶段航空材用铝合金模锻件主要采用7xxx系高新合金，鉴于该系合金自身的特性，制造过程需要消除残余内应力，以获得具有优良加工性能和使用性能的产品。但是，国内尚无为模锻件消除残余内应力的技术应用于生产。

因此，如何为模锻件消除残余内应力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种制造模锻件并消除残余应力的方法及模具，可以利用同一模具控制热成型及冷变形消除模锻件残余内应力，不仅可以生产出满足材料使用要求的高质量的胎模锻件和模锻件，而且降低了制造成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制造模锻件并消除残余应力的方法，包括：

步骤A：在模具（热态）上进行热成型工艺，得到热件，在热成型过程中所述模具的凹凸模之间保留大于零的模间距；

步骤B：所述热件冷却后得到初始锻件；

步骤C：在所述模具（冷态）上对所述初始锻件进行压缩冷变形工艺，以消除所述初始锻件中的残余应力，得到终锻件。

优选地，在上述方法中，所述模具中，凹模的外轮廓尺寸等于所述热件的外轮廓尺寸，

当零部件为弧形零部件时，所述零部件添加加工余量后处于热胀效应时的外轮廓尺寸，加上经过加厚处理时添加的尺寸，最终得到的外轮廓尺寸为所述热件的外轮廓尺寸；

否则，所述热件的外轮廓尺寸为所述零部件添加加工余量后处于热胀效应时的外轮廓尺寸。

优选地，在上述方法中，当零部件中设置有凹槽和/或内孔时，所述模具中，凸模的外轮廓尺寸等于所述终锻件中所述凹槽和/或所述内孔的外轮廓尺寸，并且，

步骤C之前还包括步骤B1：对所述初始锻件中的凹槽和/或内孔进行切削加工，得到所述终锻件的所述凹槽和/或所述内孔。

优选地，在上述方法的步骤C中，采用全厚度方向对所述初始锻件的整体或局部进行压缩冷变形工艺，产生1%-5%的变形量。

优选地，在上述方法中，所述零部件为铝合金件。

一种模具，所述模具为上文中所述的制造模锻件并消除残余应力的方法中采用的模具。

从上述技术方案可以看出，本发明提供制造模锻件并消除残余应力的方法中，由于在热成型过程中凹凸模之间保留大于零的模间距，从而实现了利用同一模具即可完成热成型及冷变形工艺的目的，不仅可以生产出满足材料使用要求的高质量的胎模锻件和模锻件，而且节省了制备多套模具的费用，具有降低生产成本并提高后续零件机加工效率等有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的零部件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的模锻件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的模锻件处于热胀效应时得到的基础热件的结构示意图；

图4为对图3中基础热件的内孔经过修调处理后得到的修调热件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的未经加厚处理的热件经压缩冷变形后局部余量不足的示意图；

图6为本发明实施例提供的对热件进行加厚处理的示意图；

图7为本发明实施例提供的采用模具对初始锻件进行压缩冷变形的工作示意图；

图8为本发明实施例提供的三维模拟仿真设计流程图；

图9为本发明实施例提供的生产流程图。

具体实施方式