[发明专利]一种叶片高速挤压成型模具

说明书

一种叶片高速挤压成型模具，其包括叶盆模和叶背模，所述叶盆模和所述叶背模按照如下步骤制成：步骤A，根据叶片零件的理论叶型的数据，在叶身部分选取若干特征截面，对于所述理论叶型的每个特征截面，沿法向按照所述理论叶型的叶身部分的最大厚度的3％‑5％添加余量后，获得所述新的叶片坯件的相应特征截面的基本叶盆曲线和基本叶背曲线。步骤B，在步骤A所获得的所述新的叶片坯件的每个特征截面上，获得所述新的叶片坯件的相应特征截面的最终叶盆型面和参数。步骤C，获得连续完整的所述新的叶片坯件的叶身部分的型面和参数。步骤D，设计并制造获得所述叶盆模和所述叶背模。本发明所提供的一种叶片高速挤压成型模具，可降低叶片坯件预留余量。

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，特别涉及一种在制造航空发动机叶片的过程中，用于利用高速挤压成形工艺制造叶片坯件的模具。

背景技术

叶片是航空发动机的重要部件之一，对于叶片来说，叶身部分型面尺寸的精确度至关重要。压气机叶片位于航空发动机进气口附近，这类叶片一般采用锻造成形工艺制成叶片坯件，然后再进入后道工序进行精密加工(包括电解、数铣、抛光等加工操作)。

图1为叶片高速挤压成形的工艺原理示意图；图2为图1的成形阴模的叶身部分的剖面结构原理示意图，为了便于表述各部件之间的位置关系，在图1和图2中使用叶片设计坐标系标示方向，图1中，对于最终成形的叶片坯件6，为了展示叶身部分的扭转关系，未完全按照坐标系布放。参见图1和图2所示，在锻造工序，采用高速挤压成形工艺制造叶片坯件6时，会提供一个成形阴模1，所述成形阴模1由叶盆模11和叶背模12组合而成，当所述叶盆模11和所述叶背模12在约束套环2内组合形成所述成形阴模1后，即可将坯料3加热后放置在所述成形阴模1中，之后在所述坯料3上放置成形冲头4，锤头5沿图1中坐标系的Z轴方向高速冲击所述成形冲头4，所述成形冲头4对所述坯3料施加压力使其挤入下方的所述成形阴模1的型腔中，从而获得叶片坯件6。

参见图2所示，考虑到用于制造叶片的金属材料在锻造终了温度下的热膨胀系数，因此图2中所述叶盆模11和所述叶背模12所形成的叶身部分的型腔(也即是实线标识的部分)的尺寸会大于叶片坯件6(图中最外侧的虚线表示)的设计尺寸。而在生产中，所述叶片坯件6(图中最外侧的虚线表示)的设计尺寸与最终叶片零件理论叶型7(图中最内侧的虚线表示)的尺寸差值(即加工余量)越小越好，这样可以大大减少后道工序的加工时。

在现有的生产中，通常会使所述叶片坯件6(图中最外侧的虚线表示)的设计尺寸与最终叶片零件理论叶型7(图中最内侧的虚线表示)的尺寸差值(也即是留给后道工序的加工余量)为理论叶型7(图中最内侧的虚线表示)的最大厚度的10％-15％，例如，当加工余量需要保留理论叶型7(图中最内侧的虚线表示)的叶身部分的最大厚度的10％时，如果图2中最内侧虚线所示的理论叶型7的在叶身的Z轴方向上的截面尺寸的最大厚度为5mm，则所述叶片坯件6(图中最外侧的虚线表示)的设计尺寸均需与最内侧虚线所示的理论叶型7的截面尺寸保留有0.5mm的间距。

在实际生产中，由于高速挤压成形工艺存在叶片残余应力大、易弯曲变形的缺点。因此，所述叶片坯件6特别容易在叶身三分之一(甚至二分之一处)至叶尖部位出现向叶背一侧的弯曲变形，从而导致相应叶盆位置的余量不足，无法满足后道工序加工的需要，造成报废。例如，在实际生产中，如果不对残余应力进行控制，当加工余量需要保留理论叶型的截面尺寸的的最大厚度的10％时，即便生产流程控制得再好(也即是避免了人为操作带来的误差)，所生产的叶片坯件6的合格率也只能保持在90％左右。

对于锻造过程中采用高速挤压成形工艺造成的残余应力，在现有技术中，可以通过热时效和/或振动时效的方式进行消除，例如中国专利2018107209961所提供的一种利用热时效和振动时效协同消除应力的装置和方法。但这些解决方案一方面能耗高，另一方面工艺较复杂，因此会极大的提升制造成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种叶片高速挤压成型模具，以减少或避免前面所提到的问题。