[发明专利]一种隔框锻件变厚度板坯的预成形方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天工业锻造成形技术领域，特别涉及隔框锻件变厚度板坯精确预成形技术领域。

背景技术

隔框模锻件是广泛应用于航空航天器上的承力结构件，采用高性能轻质合金材料(例如铝合金、钛合金)制成，主要由肋条和腹板两部分构成，通常采用开式模锻工艺，在大型模锻液压机上热模锻成形。开式模锻件余量大，具有飞边结构，材料利用率低，生产成本高。而且，在开式模锻工艺中，预制坯设计是按体积不变原则首先计算获得等厚度的板坯，然后根据隔框模锻件的形状尺寸凭经验进行大致的体积再分配，获得预制坯形状尺寸。不能实现根据隔框模锻件结构尺寸精确合理分配板坯各部位体积，从而使板坯在开式模锻成形过程中，易出现充不满缺陷；腹板处金属也易发生横向穿肋流动，或产生紊流和折叠等缺陷，产品质量不能保证。

采用闭式模锻工艺成形隔框锻件，由于没有飞边结构，消除了周边肋的流线露头现象，提高了模锻件质量；闭式模锻件余量小，形状尺寸精度高，可提高材料利用率，降低生产成本。因此，隔框闭式模锻成形工艺具有显著的优势。然而，在闭式模锻成形工艺中，模锻件板坯形状尺寸的合理设计是保证获得合格产品的关键。若板坯体积分配不合理，在模锻成形过程中，腹板处金属发生横向穿肋流动，导致在部分中间肋的根部产生紊流、穿流、折叠等缺陷。

传统的自由锻造预成形方法比较适合于加工简单形状的预成形坯，且尺寸精度低，加工效率低，不能满足形状较为复杂且尺寸精确要求高的预制板坯的成形。

发明内容

为了将隔框锻件等厚度板坯经预成形工序锻造成为变厚度板坯，高效的获得尺寸精度高的变厚度板坯，从而提高模锻成形后隔框锻件的质量，有效避免紊流、穿流、折叠等缺陷，本发明提供一种隔框锻件变厚度板坯的预成形模具及方法。

一种隔框锻件变厚度板坯的预成形方法，其特征是依次采用如下步骤：

1)、根据所要成形隔框锻件的形状尺寸，确定变厚度板坯115的形状尺寸；

2)、由变厚度板坯115形状尺寸确定与其体积相等、平面图面积相同的等厚度板坯114；

3)、根据变厚度板坯115形状尺寸设计变厚度板坯的预成形模具；

4)、根据板坯材质的不同，将等厚度板坯114经加热炉加热到该材质固有的始锻温度并保温45～50min，将预成形模具预热到250～350℃；

5)、将预成形模具和等厚度板坯114喷涂润滑剂；

6)、将等厚度板坯114置于预成形模具凹槽内并加载施压，直到加载行程结束，保压5～10s后卸载回程，顶杆将变厚度板坯115向上顶出凹槽，得到变厚度板坯115。

所述的一种隔框锻件变厚度板坯的预成形方法，其特征是所述确定变厚度板坯形状尺寸的步骤是：

1)、根据所要成形的隔框锻件形状尺寸，绘制隔框锻件三维造型图；

2)、绘制隔框锻件的长宽面的平面图；所述长宽面即由长度和宽度构成的一个面；

3)、在平面图中将隔框锻件划分成若干单元的组合体，并对单元进行编号；所述单元由中间肋(103)中心线所围成的最小区域闭合体或者由中间肋中心线与隔框锻件外轮廓线所围成的最小区域闭合体；

4)、分别计算平面图中每个单元的平面图面积S_i；分别计算每个单元的体积V_i；根据公式：分别计算每个单元的理想厚度H^*_i；

5)、对变厚度板坯每个单元的平面图面积S_i和理想厚度H^*_i进行简化处理，得到变厚度板坯每个新单元的平面图面积S_j和厚度H_j；所述简化处理即将厚度差小于1mm的相邻单元合并成一个新单元，并对未合并的单元和合并后的新单元重新依次编号；分别计算每个新单元的平面图面积S_j和新单元的体积V_j；根据公式：计算每个新单元的理想厚度H^*_j；新单元的体积V_j为被合并单元的体积之和，新单元的平面图面积S_j为被合并单元的平面面积之和；各未合并单元的体积和平面图面积与修正前相同；将理想厚度H^*_j四舍五入取整，得到每个新单元的厚度H_j；