[发明专利]一种航空发动机异形封严环3D液压成形方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机异形封严环3D液压成形方法，包括设计毛坯送料方式，设计成形装置的密封结构，设计毛坯尺寸，设计加载路径与开模高度，异形封严环3D液压成形。通过本发明的技术方案，为“M”、“W”或者双波纹等航空发动机异形封严环等带来更好的成形效果，可以显著提高封严环的精度及良品率。

技术领域

本发明属于封严环制造技术领域，尤其涉及一种针对航空发动机异形封严环的3D液压成形方法。

背景技术

封严环是航空航天中高温高压、振动、强腐蚀工况下气路密封中的关键零件，在航空发动机中应用广泛，其截面一般呈“M”、“W”或者双波纹等形状，截面变形路径复杂。液压成形是成形异形封严环的主流技术之一，其使用液体介质配合模具来使坯料变形来成形零件，具有成本低、极限高等特点。

现有液压成形现有用上模下压、模具合模的方式保证模具进给，只能保证两个方向的加载，无法保证前模、后模、液压三个方向的准确同步加载，导致成形零件尺寸精度差，壁厚均匀性差，模具磨损严重，甚至发生异常变形，良品率低，少有通过实现三个方向准确同步加载成形异形封严环的方法，因此亟需对异形封严环3D液压成形方法进行研究。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提供一种航空发动机异形封严环3D液压成形方法，为“M”、“W”或者双波纹等航空发动机异形封严环等带来更好的成形效果，可以显著提高封严环的精度及良品率。

本发明的具体技术方案如下：一种航空发动机异形封严环3D液压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定毛坯送料方式：

将毛坯两端卡在前模和后模的限位台阶槽里，所述毛坯与所述限位台阶槽保持紧密贴合、相对静止，同时毛坯经预胀形紧靠在所述前模和所述后模的唇口区域，在液压与轴向进给作用下，依靠所述毛坯与所述限位台阶槽和所述唇口区域产生静摩擦力，传递轴向载荷，能够推进所述毛坯鼓胀变形，最终成形为封严环；

S2：设计成形装置的密封结构：

通过O型圈配合密封沟槽的挤压密封结构，安装时压缩所述O型圈使其产生初始压力P₀，成形时所述O型圈的压力P_m为：

P_m＝P₀+K·P (1)

式中，K为液室压力传递给所述O型圈压力的系数，P为液室压力，密封沟槽的深度h与宽度b相等，深度h与宽度b都小于所述O型圈的直径；

S3：确定毛坯尺寸：

毛坯为环形，半径为r，毛坯高度l通过式(2)计算：

l＝h_f+2s+2b+2Δ (2)

式中，h_f为毛坯成形区高度，通过在三维软件中展开封严环并计算截面线长度确定，s为密封距离，b为密封沟槽宽度，Δ为毛坯端部露出密封沟槽的长度；

S4：确定加载路径与开模高度h：

加载路径分为预胀形、合模进给、高压整形三个阶段：

预胀形阶段，在所述前模、所述后模中间放置毛坯，保持所述前模和所述后模静止使初始开模间距不变；液室压力逐渐升高，对所述毛坯进行预胀形，使坯料生塑性鼓胀变形；

合模进给阶段，液室压力不变，所述前模和所述后模推进送料，最终与中模闭合；在液压、前模、后模的联合作用下，所述毛坯填充到模腔内并贴靠模具型腔，本阶段已经成形基本封严环形状；

高压整形阶段，所述前模和所述后模保持不动，液室压力逐渐升高并到达最高值，最终毛坯完全贴靠模腔，成形为所需的截面形状；