[发明专利]大型整体框锻造模具的制备方法及挤压扩孔方法

说明书

本发明涉及大型整体框锻造技术领域，提供了一种大型整体框挤压扩孔成形方法，包括以下步骤：采用大型整体框锻造模具的制备方法制备制坯模、预锻模和终锻模；将原始坯料通过制坯模锻造为制坯件；去除制坯件的制坯件连皮；将去除制坯件连皮的制坯件通过预锻模锻造为仅包括预锻件本体和预锻件过渡部的预锻件；将预锻件通过终锻模锻造为锻件毛坯。预锻过程中：在压制前期阶段，可通过预锻模对制坯件过渡部产生一个水平分力，该水平分力挤压推动制坯件本体及制坯件过渡部快速向外侧移动，在压制后期阶段，再通过预锻模压薄制坯件过渡部进一步提供坯料，不仅实现整体框内孔的高效扩孔，而且保证坯料充满预模锻的型腔。

技术领域

本发明涉及大型整体框锻造技术领域，尤其是一种大型整体框锻造模具的制备方法及挤压扩孔方法。

背景技术

为提高结构效率，减轻结构重量，缩短生产周期和降低成本，结构整体化是大型飞机的重要发展方向。飞机机身整体框种类、数量越来越多，复杂整体框具有双孔、外形尺寸大、带众多连接功能耳片的特点。飞机机身的整体框，尤其是重量超过50kg、外廓尺寸在500mm以上的大型整体框，这类整体框沿其长度方向具有至少一个通孔，目前这类整体框的锻造成形方法主要有两种：

第一种方法是：通过大吨位模锻压机，在预锻模中对中间孔进行整体压薄连皮，将坯料向型腔聚集，实现锻件成形。但是这种方法在压连皮时的效率较低，同时材料的利用率也较低，料工比在2～2.5。

第二种方法是：通过自由锻造设备，在胎模中对中间孔进行局部锻压，将连皮压薄，使孔扩大，制造出荒坯，然后再通过预锻模、终锻模进行整体锻造。但是这种方法自由锻火次较多，坯料在胎模成形过程中存在局部无变形量现象、且制坯过程的控制性及稳定性较差，锻造生产周期长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大型整体框锻造模具的制备方法及挤压扩孔方法，提高大型整体框在锻造过程中的扩孔效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大型整体框锻造模具的制备方法，所述锻造模具包括制坯模、预锻模和终锻模；包括以下步骤：

S1、根据锻件毛坯的形状和尺寸设计预锻件的形状和尺寸；所述预锻件包括预锻件本体，设置在预锻件本体内孔中的预锻件连皮，连接在预锻件本体与预锻件连皮之间的预锻件过渡部；其中，所述预锻件连皮在预锻件宽度方向的尺寸为L₁，所述预锻件过渡部与预锻件本体连接的部位在预锻件宽度方向的尺寸为L₂；

S2、根据预锻件的形状和尺寸设计制坯件的形状和尺寸；所述制坯件包括制坯件本体，设置在制坯件本体内孔中的制坯件连皮，连接在制坯件本体与制坯件连皮之间的制坯件过渡部；其中，所述制坯件过渡部与制坯件本体连接的部位在制坯件宽度方向的尺寸为L₃；其中，L₁＜L₃＜L₂；

S3、制备制坯模；所述制坯模型腔的形状和尺寸与所述制坯件的形状和尺寸相一致；

制备预锻模；所述预锻模型腔的形状和尺寸与去除预锻件连皮后的预锻件的形状和尺寸相一致；

制备终锻模；所述终锻模型腔的形状和尺寸与锻件毛坯的形状和尺寸相一致。

进一步的，其中，

进一步的，

进一步的，所述预锻件过渡部的表面为弧面，且其半径为R₁；其中，50mm≤R₁≤120mm；所述制坯件过渡部的表面为弧面，且其半径为R₂；其中，150mm≤R₁≤350mm。

进一步的，所述制坯件过渡部与制坯件本体之间通过半径为r₂的弧面过渡连接；其中，30mm≤r₂≤60mm。