[發(fā)明專利]一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210279178.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN102861850A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁維;劉君;鞠秀義;李洪義;汪大成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B21J13/02
• 分類號(hào): B21J13/02;G06F17/50
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉片模鍛，特別提供了一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

大扭角轉(zhuǎn)子葉片鍛件常在模鍛成形冷卻過(guò)程中發(fā)生葉片型面變形的問(wèn)題，即使采用熱校形也不能挽救，這嚴(yán)重影響鍛件合格率，阻礙葉片大批量生產(chǎn)。且這種葉身型面變形問(wèn)題，其變形的程度目前尚無(wú)準(zhǔn)確的理論數(shù)據(jù)支持，以至于不能在葉片鍛模設(shè)計(jì)過(guò)程中準(zhǔn)確預(yù)設(shè)計(jì)一定的反向變形程度。為此，大扭角轉(zhuǎn)子葉片的研制常采用“模具設(shè)計(jì)（先預(yù)設(shè)一定反向變形程度）→模具制造→現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)→模具優(yōu)化→模具重新制造→現(xiàn)場(chǎng)再次驗(yàn)證”也即“先設(shè)計(jì)，后試制”的方法，并且模具優(yōu)化反復(fù)次數(shù)常進(jìn)行多次，模具再次設(shè)計(jì)及制造周期很長(zhǎng)，從而嚴(yán)重影響葉片的研制進(jìn)度。

人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明一種基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法，其特征在于：依次按照下述步驟和內(nèi)容要求進(jìn)行工作：

第①步：在不預(yù)設(shè)反向變形程度的條件下，設(shè)計(jì)并制造初始模具；

第②步：利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并測(cè)量葉片葉身型面冷卻后的實(shí)際變形程度；

第③步：根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對(duì)模具進(jìn)行再次試驗(yàn)；重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗(yàn)出合格葉片鍛件為止；

第④步：利用測(cè)量設(shè)備對(duì)試驗(yàn)出合格葉片的模具進(jìn)行測(cè)量掃描；

第⑤步：使用第④步測(cè)得的數(shù)據(jù)，對(duì)初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。

所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法中優(yōu)選還滿足下述要求：

在第①步中：設(shè)計(jì)并制造初始模具時(shí)選定葉片模鍛件材料及模具材料，并根據(jù)二者在鍛件成形溫度時(shí)的熱膨脹系數(shù)X；

構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計(jì)；

構(gòu)建熱鍛件三維模型，對(duì)鍛件三維模型進(jìn)行熱膨脹系數(shù)X倍的等比例擴(kuò)大；

依據(jù)三維熱鍛件與模具模塊進(jìn)行實(shí)體“減”操作，從而形成模具型腔；

補(bǔ)充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉(cāng)等其他設(shè)計(jì)，并最后完成鍛模理論設(shè)計(jì)。

所述基于大扭角轉(zhuǎn)子葉片模鍛生產(chǎn)的反向設(shè)計(jì)方法中進(jìn)一步優(yōu)選還滿足下述要求：在第①步中：設(shè)計(jì)并制造初始模具時(shí)選定葉片模鍛件材料為1Cr11Ni2W2MoV，模具材料為5CrNiMo，根據(jù)二者在鍛件成形溫度時(shí)的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)X為1.011。

第①步：設(shè)計(jì)初始模具，不預(yù)設(shè)反向變形程度，并制造初始模具；具體的設(shè)計(jì)方法如下：

根據(jù)葉片模鍛件材料1Cr11Ni2W2MoV及模具材料5CrNiMo在鍛件成形溫度時(shí)的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件的熱膨脹系數(shù)為1.011；

構(gòu)建鍛件三維模型，模型尺寸按名義尺寸設(shè)計(jì)；

構(gòu)建熱鍛件三維模型，對(duì)鍛件三維模型進(jìn)行1.011倍的等比例擴(kuò)大；

將三維熱鍛件與模具模塊進(jìn)行實(shí)體“減”操作，從而形成模具型腔；

補(bǔ)充模具型腔的毛邊橋、毛邊倉(cāng)等其他設(shè)計(jì)，并最后完成鍛模理論設(shè)計(jì)。

第②步：根據(jù)葉片鍛造工藝，利用初始模具進(jìn)行葉片生產(chǎn)試制，并使用葉片鍛件測(cè)具及樣板對(duì)葉片鍛件葉身型面進(jìn)行測(cè)量，分析葉片葉身型面冷卻后的實(shí)際變形程度。

第③步：根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)模具進(jìn)行相應(yīng)修理，并對(duì)模具進(jìn)行再次試驗(yàn)。

重復(fù)進(jìn)行上述的②、③步驟，直至試驗(yàn)出合格葉片鍛件為止。

第④步：利用三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，對(duì)試驗(yàn)出合格葉片的模具進(jìn)行掃描。

第⑤步：使用三坐標(biāo)掃描的數(shù)據(jù)，并初始模具進(jìn)行優(yōu)化，從而得到合理的模具模型，并利用此模具模型進(jìn)行該葉片的批量生產(chǎn)。

本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)在于運(yùn)用逆向思維，反向研制大扭角轉(zhuǎn)子葉片，并在研制過(guò)程中使用三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。

由于葉身型面變形與模鍛眾多細(xì)節(jié)有關(guān)，如葉身厚度、葉身扭角大小、鍛造打擊力、變形速度、鍛件材料等，每個(gè)細(xì)節(jié)對(duì)葉身型面變形的影響程度也都無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，并且這些細(xì)節(jié)常關(guān)聯(lián)發(fā)生，共同影響葉片的葉身型面變形，所以，對(duì)于某個(gè)特定的葉片，不能通過(guò)在葉片設(shè)計(jì)過(guò)程中準(zhǔn)確預(yù)留反向變形程度的方法，解決葉身型面變形問(wèn)題。

本發(fā)明利用逆向思維，不去研究每個(gè)細(xì)節(jié)對(duì)葉片的葉身變形程度的影響，采用反向研制的方法，即“先試制，后優(yōu)化設(shè)計(jì)”。

本發(fā)明利用逆向思維，設(shè)計(jì)出適合大扭角轉(zhuǎn)子葉片的反向研制方法，從根本上解決了葉片葉身型面變形的問(wèn)題，同時(shí)大幅度縮短了研制周期，又節(jié)約了研制成本。