[发明专利]尾锥成型模具及其成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种尾锥成型模具及其成型方法。

背景技术

在航空发动机上尾锥类零件应用普遍，尾锥的结构可以为单一锥形曲面或同时包含锥面、过渡圆弧面和圆柱面的尾锥。如图1所示的尾锥100’中同时包含锥面110’、过渡圆弧面120’和圆柱面130’。尾锥100’使用时常需要将零件的两端与安装边等零件焊接。焊接组装如图2所示，尾锥100’插入待焊接零件200’中。尾锥100’与待焊接零件200’的焊接点为A处和B处(A、B处实为尾锥1’与待焊接零件2’的相接面)。A处为点焊，B处为滚焊。为保证焊接后零件与尾锥之间的连接质量，因此对尾锥与零件之间的配合尺寸的精度要求较高。

尾锥的成型，以往均通过将凸模与凹模相互挤压得到具有相应形状的尾锥。参见图3是压合表面为可形成尾锥100’中锥面110’、过渡圆弧面120’和圆柱面130’的成型毛坯300’，成型毛坯300’是用扇形料卷圆焊接的锥形环形坯料。参见图4为成型模具，成型模具包括下模板410’、穿设于下模板410’中心处的顶杆420’、固定于下模板410’顶面上的凹模430’、可移动的安装于凹模430’中心处的顶块440’、正对下模板410’设置的上模板460’和安装于上模板460’上并朝向下模板410’延伸的凸模450’。顶杆420’、顶块440’、凸模450’和成型毛坯300’的中心线相重合。凹模430’下部与凸模450’相配合处的间隙为所用毛坯300’材料厚度的1～1.1倍。成型时，首先起动液压成型机退下缓冲；将成型毛坯300’放入顶块440’中并放正。然后凸模450’下压直到使成型毛坯300’和顶块440’完全贴合，冲压后完成成型毛坯300’形成所需尾锥的形状，凸模450’上升后顶块440’在顶杆420’的推动作用下，将所得尾锥顶出凹模430’。采用上述方法制备尾锥时，成型毛坯300’无法在形成锥面的同时形成无压边拉深，口部尺寸Φ171成型后回弹量大且呈喇叭形，实际尺寸最大处可达Φ172以上，无法满足尺寸精度要求。在冲压时，成型毛坯300’的锥形料卷圆焊接后易形成不规则形状，当将成型毛坯300’放入模具中时，难以保证成型毛坯300’中心线与模具中心线对正，使得所得尾锥的锥面在成型过程中出现“多余料”。参见图5，图5中C点为贴模后材料挤压叠加处，由于多余料的存在，导致尾锥C点处多余料之间出现叠加，导致零件报废。由于焊接的锥形毛坯形状不很规则，定位不准确，成型时易造成小头偏歪，，偏歪较多时在凸、凹模贴模后材料可能挤压叠加造成零件报废。成型时成型毛坯300’处于自由状态，拉深力和锥面的胀形力难以调整控制，为保证两端加工余量，零件毛坯尺寸只能通过试模修正调整。工时延长且浪费材料。尾锥中圆柱面130’的长度较长时，尾锥口部容易起皱，导致产品报废，成品合格率低。

发明内容

本发明提供一种尾锥成型模具及其成型方法，以解决现有技术中成型毛坯形状不规则，无法准确定位造成毛坯成型后毛坯顶部偏歪，偏歪较多时在凸、凹模贴模后材料可能挤压叠加造成零件报废的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种尾锥成型模具，包括中心线重合设置的下模板、上模板、凹模和凸模，凹模中心处设置成型槽，凸模固定设置于下模板的顶面上，凹模设置于上模板的底面上；还包括在锥面成型过程中用于控制凹模下移量的限位柱、与成型槽内侧壁相配合的压边圈和使压边圈与成型槽夹持成型毛坯的多个顶杆，顶杆安装于下模板上并沿凸模周向均布，顶杆抵顶于压边圈的底边上并驱动压边圈和成型毛坯沿其轴向移动；成型毛坯的锥角与压边圈的锥角相同；限位柱安放于上模板上，锥面成型前，压边圈的锥面上缘与凸模的锥面下缘对齐。

进一步地，限位柱高度H₃＝H₂-H₁，其中H₂为压边圈底面与下模板的顶面之间的垂直距离，H₁为限位柱的顶面与压边圈底面的高度差，H₁＝H+0～1mm，H为成型毛坯顶端平台到凸模锥面的垂直距离。

进一步地，凹模包括凹模壁和容纳于凹模壁内并沿凹模轴向滑动的卸料块，卸料块底面上设有锥面成型用槽。

进一步地，凹模壁底部侧壁上设有环形槽，卸料块顶部外侧壁垂直卸料块的侧壁向外延伸形成卡接凸块，卡接凸块可在环形槽内滑动，并可抵接于环形槽的台阶面上。

进一步地，还包括驱动卸料块的卸料杆，卸料杆安装于上模板的中心处，卸料杆的中心线与凹模的中心线重合。