[发明专利]一种长薄板类复杂模锻件胎模锻制坯成形方法

说明书

技术领域

本发明属航空产品塑性成形领域，具体涉及一种长薄板类复杂模锻件胎模锻制坯成形方法。

背景技术

长薄板类复杂结构件是航空产品零件的一种典型结构如图1所示，具有零件内部结构复杂、各截面尺寸变化大、整体厚度尺寸薄，外形尺寸大且不规则等特点，毛坯通常采用铸造成形，但对于一些受力条件要求高的零件，设计要求模锻成形。该类结构模锻件成形困难，特别对预成形的制坯形状和质量有较高要求，如与最终成形锻件尺寸不匹配，存在锻件局部充不满，各截面转接处容易出现折伤，锻造火次多，需要设备吨位大等缺点。

发明内容

本发明改变原有自由锻制坯方式，将自由锻胎模成形应用于模锻制坯成形中，通过设计简易工装并精确算料，采用锻方、拔杆、压窝、镦头、压肩、卡压、最终成形等工步，使坯料形状更接近于锻件的外形，利于模锻件的最终成形，使模锻件的整体流线更加合理，避免了原有采用自由锻制坯外形不规则、尺寸偏大、与模锻成形尺寸不匹配等问题，具有模具制造简单、成本低、周期短、锻造火次少、材料利用率高等特点。

一种长薄板类复杂模锻件胎模锻制坯成形方法，按照以下步骤进行：

(1)精确算料、设计胎模；准备锻件成形所需的胎模、垫块、压板及夹钳等工具；

(2)将胎模及工具预热到200℃～300℃，将加热到温的棒料置于平砧面上，沿棒材径向进行压扁、拔长、整形工序，保证中长方块尺寸要求；

(3)沿方块长度方向进行尺寸卡压，将尾端局部进行拔长，并用半圆压板在尾部端面进行压窝，保证形状及尺寸要求；

(4)用操纵机夹持胎模置于锻锤的平砧面上，将中小头部分插入胎模型腔中起导向定位作用，再镦粗端头部分，保证形状及尺寸要求；上述工序完成后荒坯重新回炉加热；

(5)将胎模、圆形压板、宽压板及工具预热到200℃～300℃，将重新加热到温的荒坯置于平砧面上，用圆形压板按图纸尺寸进行压肩，再用宽压板展宽并平整平面，使其厚度尺寸至图纸要求，最后用胎模和宽压板反复修整外形，保证尺寸及形状要求，荒坯重新回炉加热；

(6)将垫块及工具预热到200℃～300℃，将重新加热到温的荒坯置于平砧面上，用短尺寸垫块卡压荒坯中部，使中部尺寸满足图纸要求；再用成形垫块修整荒形中部，保证尺寸及形状要求；

(7)用圆形压板进行压肩，用窄压板、宽压板和成形垫块展宽及卡压荒坯中部，使其厚度及宽度尺寸满足图纸要求，最后经反复修整外形，保证最终形状及尺寸要求。

所述算料为计算锻件重量，再加上其重量2％的烧损，即为最终锻件的下料重量。

所述胎模设计，即采用预成形胎膜及成形垫块相结合的成形方式，预成形胎膜工作部分外形采用矩形封闭结构，垫块设计成大小不同长度尺寸，以适应不同工步尺寸要求，两个垫块之间用弹性手柄连接，便于现场实际操作。

在算料过程中要精确算料，算料不精确会导致制坯尺寸局部偏大或偏小，各截面尺寸与最终成形尺寸不匹配，模锻时局部容易产生缺陷，不能满足锻件尺寸要求。算料的步骤分为三步：首先，绘制与模锻成形相匹配的制坯成形图(见图1)，按其厚度的不同将整个荒坯分为4个部分，并分别计算出各自的面积S1、S2、S3和S4；其次，依据4个部分不同的厚度(h1、h2、h3、h4)和面积(S1、S2、S3、S4)计算出各自的体积，再乘上该材料的比重，计算出4个部分各自的重量；最后，将4个部分的重量相加，再加上总体重量2％的烧损，即为最终锻件的下料重量。

在胎模设计上，采用预成形胎膜及成形垫块相结合的成形方式，预成形胎膜(图2)工作部分外形采用矩形封闭结构，既保证荒坯大头斜面角度尺寸要求，又可以起到导向及限位作用；垫块(图3)设计成大小不同长度尺寸，以适应不同工步尺寸要求，两个垫块之间用弹性手柄连接，便于现场实际操作。

此外，还设计了不同尺寸的圆压板及窄、宽压板(图4)，防止压肩过程中各截面转接处出现折伤，平面展宽过程中出现端面不平整、易出台阶等问题。在工序安排上，先后采用锻方、拔杆、压窝、镦头、压肩、卡压、成形等一系列成形工步，易于现场操作，保证锻件最终成形需要，达到了用简单的工装实现复杂结构件的成形要求。

使用本发明的该方法制备的长薄板类复杂结构件具有以下优点：制坯外形更加规则，坯料形状更接近于锻件的外形，尺寸与模锻成形尺寸更加匹配，有利于模锻件的最终成形，模锻件的整体流线更加合理，所用模具制造简单、成本低，锻件生产周期短、锻造火次少、零件材料利用率高。