[发明专利]双盲孔风扇轴组合加工模具及旋转近净成形工艺

说明书

本申请涉及一种双盲孔风扇轴组合加工模具及旋转近净成形工艺，加工模具，包括下模、与下模配合的压模和上模，下模内部形成有挤压模腔，所述下模的侧壁内设有加热组件，上模包括盲孔挤压杆，盲孔挤压杆上套设有辅针器，还包括驱动盲孔挤压杆转动的驱动组件，所述下模的底部设有盲孔成形杆。本申请的有益效果为：单一火次整体加热、一体化空心整体成形的特点，锻件整体变形充分均匀，金属流变连续随形，组织致密，表面质量好，大幅度提高锻件整体的流线完整性、应力均匀性和组织性能一致性，材料利用率高，降低生产成本。上模挤压形成第二盲孔的过程中，驱动盲孔挤压杆转动，形成旋转式的挤压，使得成型后的风扇轴类锻件具有更高的抗扭力性能。

技术领域

本申请涉及发动机风扇轴技术领域，尤其是涉及双盲孔风扇轴组合加工模具及近净成形工艺。

背景技术

航空涡扇发动机风扇轴在工作时承受巨大的扭矩载荷，将涡轮功率传递给风扇，带动大尺寸风扇转动并产生推力，现航空涡扇发动机的风扇轴设计发展较快，传统发动机风扇轴设计多为渐变型鼓筒形结构，如CFM56系列发动机等；最新发展为收口型瓶形结构，此类风扇轴具有内径不等径，内外变截面，外壁端口有凸台，内壁中部有凸台等特点。

在此之前，风扇轴类锻件通常采用组合模锻的工艺方式成形，此类组合模锻工艺采用实心锻造，分别进行杆部自由拔长工序+模锻成形头部，工艺简单，设备要求低，易于操作，但存在锻件锻造变形量较小，应变分布不均匀，多火次加热存在局部空烧，组织均匀性较差，锻件加工割断了变形组织流线，材料利用率低等问题，且目前的成形工艺为直上直下式加工方式。

发明内容

为了提高风扇轴各部位变形量及整体变形均匀性，提高轴类锻件的抗扭力性能，本申请提供了一种双盲孔风扇轴组合加工模具及旋转近净成形工艺。

第一方面，本申请提供的一种双盲孔风扇轴组合加工模具，采用如下的技术方案：

双盲孔风扇轴组合加工模具，包括下模、与下模配合的压模和上模，所述下模内部形成有挤压模腔，所述下模的侧壁内设有加热组件，所述上模包括盲孔挤压杆，所述盲孔挤压杆上套设有辅针器，还包括驱动盲孔挤压杆转动的驱动组件，所述下模的底部设有盲孔成形杆。

通过采用上述技术方案：将坯料加热至特定温度并涂覆润滑介质，第一工步坯料在挤压模腔内由压模正向挤压形成第一盲孔，第二工步更换为上模，上模下移过程中反挤压坯料形成锻件第二盲孔，在上模下移的过程中，驱动组件可带动盲孔挤压杆转动，形成旋转式挤压，使锻件发生微小扭转，如此能够提高轴类锻件的抗扭力性能，而且能够降低锻件与锻模粘接在一起的概率，便于后续锻件与锻模脱开，同时减小了锻件的成型阻力，通过在下模内设有加热组件，可以使得下模的挤压模腔内保持一定的温度，使得坯料变形充分均匀，成形后锻件具有组织均匀精细，流线完整随形，内外表面近净成形等特点，可显著提高风扇轴锻件整体组织均匀一致性，同时提高风扇轴零件转动疲劳性能。

可选的，所述压模包括与锻压机连接的连接部和与挤压模腔适配的下压部，下压部的下侧面呈平面。

通过采用上述技术方案：在压模下移的过程中，其下压部接触坯料并对其进行挤压，使得坯料在挤压模腔内形成第一盲孔。

可选的，所述驱动组件包括与锻压机连接的固定杆，所述固定杆的下端转动连接有传动齿轮，所述盲孔挤压杆固定在传动齿轮下侧壁的中心位置，所述锻压机上固定有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与传动齿轮啮合。

通过采用上述技术方案：在上模下移的过程中，驱动电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动从动齿轮转动，从而实现盲孔挤压杆转动，对坯料形成旋转式的挤压。

可选的，所述加热组件包括绕设在下模内的螺旋电加热圈。

通过采用上述技术方案：螺旋电加热圈可以对下模进行加热，可以保证挤压模腔内的温度，便于对坯料进行两次充分的挤压。