[發明專利]超橢圓過渡的圓轉矩形噴管成型方法

無效

• 申請號: 201210161204.4
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102699108A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 吉洪湖;李娜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B21C37/15
• 分類號: B21C37/15;B21D22/02;B21D37/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是關于一種不可展金屬殼體結構的成型方法，尤其是關于一種應用于航空發動機的具有隱身特性的圓轉矩形噴管結構的成型方法。

背景技術

研究表明，航空發動機紅外隱身設計的重要途徑就是采用進口為圓形，出口為矩形的圓轉矩形噴管。為了進行良好的氣動優化設計，圓轉矩形噴管廣泛采用超橢圓過渡設計。圖1給出了一超橢圓過渡的圓轉矩形噴管殼體結構示意圖，圖2展示了圖1噴管內、外壁面的進口圓形型線11I和11II、出口矩形型線N+1I和N+1II，以及進出口之間垂直軸線的若干超橢圓截面型線12～NI和12～NII。

由圖1可見，該超橢圓過渡的圓轉矩形噴管殼體是一種不能平面展開的結構。雖然可采用近似平面展開成型的方法，如圖3所示的由兩個寬邊三角形21和22、兩個窄邊三角形23和24，及其之間的圓錐面25～28構成的一近似展開成型的圓轉矩形噴管殼體結構，但該方法影響到噴管結構的光滑過渡，勢必造成嚴重的氣動損失。

對于圖1不可展殼體結構，如果不采用近似展開，而是將整塊板材進行整體沖壓成型，則存在兩個問題。一是模具件的制備。大型金屬型材的采購，以及整體成型復雜形貌的過程均是困難的，且花費昂貴。二是殼體件的成型。經整體沖壓，不可展殼體結構難于直接成型，往往于應力集中處產生皺折，圖4展示了圖1殼體結構經整體沖壓成型后產生四處皺折31～34的情況。

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發明內容

本發明即針對上述技術不足，提供一種實用性及加工精度均較高的圓轉矩形噴管結構的成型方法。

一種超橢圓過渡的圓轉矩形噴管成型方法，其特征在于包括以下過程：

（1）、模具件制備：

依據圓轉矩形噴管殼體內壁形狀，將模具用鋼板切割成垂直噴管軸線的從進口圓形至出口矩形間的若干截面形狀；然后將其順序組合成內模件整體，并進行邊緣光滑修整；

依據圓轉矩形噴管殼體外壁形狀，將模具用鋼板切割成垂直噴管軸線的從進口圓形至出口矩形間的若干截面形狀；然后將其順序組合成外模件整體，并進行邊緣光滑修整；

（2）、殼體件成型：

對待沖壓成型的鋼板中將產生高度應力集中的局部區域進行分割，并將分割后的主體板材和局部板材分別進行沖壓；

然后，將沖壓成型后的主體結構和局部結構焊接成完整的圓轉矩形噴管結構，并進行最終沖壓定型；

（3）、由于圓轉矩形噴管具有對稱性，因此上述制作的模具件以及沖壓的殼體件均為整體的1/2。

本發明是針對一種不能平面展開的三維復雜圓轉矩形噴管殼體，提供了一種加工成型方法。首先，與傳統的近似平面展開成型方法不同，本方法是直接三維成型，精確保留了原噴管的三維曲面特征，因此所加工噴管的氣動性能較優。其次，噴管殼體件的成型過程中采用了局部分割成型方法，解決了不可平面展開殼體結構難于直接沖壓成型的問題。另外，在模具制備方面采用了分切再組合的方法，解決了大型金屬型材采購以及整體成型復雜形貌的困難，且花費也較少。

附圖說明

圖1所示為一超橢圓過渡的圓轉矩形噴管殼體結構示意圖；

圖2展示了圖1噴管進口圓形、出口矩形，以及進出口之間垂直軸線的若干超橢圓截面型線；

圖3給出了一近似展開成型的圓轉矩形噴管殼體結構示意圖；

圖4展示了圖1殼體結構經整體沖壓產生皺折的情況；

圖5所示為由n個內模截面板材組成內模具件整體的示意圖；

圖6所示為由n個外模截面板材組成外模具件整體的示意圖；

圖7給出了利用內、外模具件對主體板材整體沖壓的示意圖；

圖8給出了最終成型的超橢圓過渡的圓轉矩形噴管殼體結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖及實例對該圓轉矩形噴管殼體結構的成型方法進行詳細說明。

首先需指出：選用5.4（mm）厚的Q235鋼板制作模具件，選用1.2（mm）厚的1Cr18Ni9鋼板制作噴管殼體件；另外，由于圓轉矩形噴管具有對稱性，因此，所制作的模具件以及沖壓的殼體件均為整體的1/2。

模具件制備：