[发明专利]小吨位压机成形碗型机匣环坯的方法

说明书

本发明的目的是提供一种小吨位压机成形碗型机匣环坯的方法，通过计算合理分配铸锭材料在镦粗、冲孔去连皮、轧环、扩口和锻挤各工序的变形量，保证小吨位压机能满足各工序的压力需求，成形时，将铸锭材料加热保温后，即在小吨位压机上进行镦粗、冲孔去连皮得到厚壁矩形环坯，对厚壁矩形环坯整形后加热并保温后，即在轧环机上轧制得到沿轴向体积分布的薄壁近矩形环坯，利用余热胀形整园后将薄壁近矩形环坯加热并保温后，即在小吨位压机上用扩口锻挤模具进行多次扩口、分步锻挤大端台阶，得到碗型机匣环坯。本发明采用多次扩口和分步大端台阶锻挤得到精密的碗型机匣环坯，极大降低所需加工设备吨位。

技术领域

本发明涉及航空发动机碗型机匣环坯成型制造方法，具体涉及一种小吨位压机成形碗型机匣环坯的方法。

背景技术

发动机是飞机的心脏，而机匣作为发动机的重要零件之一，是整个发动机的基座，是发动机上的主要承力部件。由于碗形机匣环坯尺寸大，机匣材料高温合金钛合金的材料变形抗力大，并且扩口过程中环坯轴向高度变化，导致环件厚度发生变化，进一步增加了环坯成型过程中的力能，并影响到成型精度。

目前，一次成形到碗形机匣环坯需要万吨以上大型压力机，而现存最大量的中型压力机一般都小于10000吨力能，需要盘活这部分生产资源；而且，即使采用万吨以上大型压力机成形，由于压力机工作台面大、力能控制响应慢、工模具对中难度大等原因，使得大型压力机上成形碗形机匣环坯精度控制比较困难，经常出现壁厚不均匀的情况，影响最后精轧工序。

由上可知，目前的情况是，碗型机匣环坯成形力大，无法采用小吨位压机成形，采用万吨以上大型压力机成形时，成形精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种小吨位压机成形碗型机匣环坯的方法，本发明采用多次扩口和分步大端台阶锻挤得到精密的碗型机匣环坯，极大降低所需加工设备吨位。

本发明所采用的技术方案是：

一种小吨位压机成形碗型机匣环坯的方法，通过计算合理分配铸锭材料在镦粗、冲孔去连皮、轧环、扩口和锻挤各工序的变形量，保证小吨位压机能满足各工序的压力需求，包括步骤：S1、成形前，根据碗型机匣环锻件体积计算铸锭材料的尺寸，分配从铸锭到碗型机匣环坯各工序的变形量，根据各工序变形量确定各工序工件尺寸；S2、成形时，将铸锭材料加热保温后，即在小吨位压机上进行镦粗、冲孔去连皮得到厚壁矩形环坯，对厚壁矩形环坯整形后加热并保温后，即在轧环机上轧制得到沿轴向体积分布的薄壁近矩形环坯，利用余热胀形整园后将薄壁近矩形环坯加热并保温后，即在小吨位压机上用扩口锻挤模具进行多次扩口、分步锻挤大端台阶，得到碗型机匣环坯；

各工序变形量分配为：镦粗工序变形量为k₁＝40％～80％，冲孔去连皮工序变形量为 k₂＝4％～12％，轧环工序轧制比为k₃＝1.6～2.2，扩口工序中各次扩口的变形量k₄根据给定小吨位压机最大吨位计算；

所采用的扩口锻挤模具包括底座、设在底座上的下凹模和芯轴、设在下凹模的上侧的上凹模、多组不同尺寸外表面的冲头、环模、用于将碗型机匣环坯顶出上凹模的顶出机构；芯轴延伸至上凹模和下凹模中心，冲头的中心孔能配合放入芯轴、下部能伸入下凹模，最大冲头的上部外表面与上凹模内表面相适应，环模能套在最大冲头的顶部且下部设有用于分步锻挤环件大端台阶的凸块。

对于铸锭材料下料和镦粗后铸锭尺寸：

铸锭材料下料的体积V计算式为，

V＝V₀+V_连

其中，V₀为碗型机匣环坯的体积，V_连为冲孔连皮的体积，连皮厚度取50～150mm，连皮直径取200～300mm；

确定铸锭材料下料的体积V之后，根据给定高径比h，得到铸锭高度H₀计算式为，