[發明專利]一種飛機發動機唇口下半段拉深成形方法

在審

• 申請號: 201710966089.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107695207A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 倪興屹;李善良;惠小鵬
• 申請（專利權）人: 西安飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B21D37/20
• 分類號: B21D37/20;B21D22/20;B21D22/22
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本申請涉及飛機制造技術，具體是一種拉深成形方法，尤其適用于大型飛機發動機唇口下半段精確貼模拉深成形。

背景技術

航空發動機由于其工作環境受高速、高壓氣流、共振等復雜載荷的影響，因此對起整流作用的發動機唇口制造貼模精度要求極高。為滿足氣動外形需求，大型飛機發動機唇口一般設計為圓滑過渡的變截面拋物線形狀，且選擇高強度材料；產品形狀及選材決定了發動機唇口成形貼模工藝性較差，長期以來只能帶應力強行裝配，對飛行帶來極大的安全隱患。

在板料拉深成形領域，提升高強度材料貼模精度一直是國內外汽車、航天、航空等制造業的核心技術，對保證裝配質量及飛行安全非常重要。為了降低高強度材料人工切割余料難度，避免人為施加外力導致形變；激光無應力、高精度切割運用越來越普遍；但要求各處貼模均勻，且自然狀態不貼合度小于0.5mm。飛機發動機唇口傳統拉深成形易產生應力松弛、邊緣松動、貼模效果差等缺陷，難以滿足激光切割高精貼模要求。尤其是曲率、截面變化大、高強材料的復雜拉深件(如發動機唇口下半段)精確貼模難度極高；不得不采取傳統施加外力切割余料的方法，進一步加劇了產品變形，給后續校形貼模帶來了極大挑戰。

發明內容

為了克服發動機唇口下半段因曲率、截面變化大引起變形不均勻、松邊、回彈、導致貼模效果差方面的缺陷。本申請的目的在于提供一種適用于飛機發動機唇口下半段的拉深成形方法；該拉深方法變形均勻、貼模效果好，可滿足激光切割要求。

一種飛機發動機唇口下半段拉深成形方法，該零件為近似C形的拋物線變截面形狀，已知零件的理論模型，其拉深成形方法實施步驟如下：

1)根據零件的理論模型設計零件的拉深成形工藝模型，該工藝模型包含凸出型面和兩側的法蘭邊，凸出型面的上部與零件的理論模型一致，凸出型面的下部是延伸的補充面，該補充面由理論模型的切向延伸面與法蘭邊的垂直延伸面組成；

2)在工藝模型兩側的法蘭邊上設計壓延筋的中心線：首先在工藝模型上建立多個截面，每個截面與工藝模型形成交線，在兩側法蘭邊的交線上分別選擇壓延筋中心線的構造點，兩側構造點分別與垂直延伸面等距，計算每個截面上兩構造點之間的實際長度與其直線距離的差值。再將該差值除以兩構造點之間的直線距離，形成每個截面上兩側構造點的閾值。調整每個截面上構造點的位置使所有截面兩側構造點的閾值接近，最后用樣條曲線圓滑過渡連接法蘭邊兩側的所有構造點，在工藝模型法蘭邊的兩側形成壓延筋中心線；

3)根據上述的工藝模型設計零件的拉深成形模具，其模具包含凹模、壓邊圈和凸模；所述的壓邊圈與工藝模型的法蘭邊匹配，壓邊圈的上表面設有凸出的與中心線對應的壓延筋；其凹模上設有成型腔，凹模與壓邊圈的對接面上設有與壓延筋對應的壓延槽；凸模型面與工藝模型的凸出型面相同；

4)根據上述的工藝模型設計展開毛料，對該展開毛料通過上述的拉深成形模具實施拉深成形；所述的拉深成形分兩次進行，首次拉深到垂直延伸面頂端停止，將半成品毛料熱處理軟化排出內應力，再進行二次補拉深到最終深度即可。

本申請的有益效果在于：

1)本申請采取各截面延伸比接近的拉深方法，使各截面塑性變形均勻，可減少成形卸載后應力松弛、邊緣松動，改善貼模效果。

2)本申請采取首次較大變形拉深，熱處理后較小變形補拉深，既可降低材料加工硬化、內應力聚集引起的卸載或切割后應力重組導致的形變。

為了確保本申請技術方案正確理解及實施，下面結合附圖對本申請作進一步解釋。

附圖說明

圖1是飛機發動機唇口下半段零件理論模型示意圖。

圖2是工藝模型及壓延筋中心線設計原理示意圖。

圖3是工藝模型截面示意圖

圖4是拉深過程示意圖

圖5是拉深校正貼模原理示意圖

圖中編號說明：1理論模型、2工藝模型、3凸出型面、4法蘭邊、5切向延伸面、6垂直延伸面、7中心線、8截面、9交線、10構造點、11實際長度、12凹模、13壓邊圈、14凸模、15壓延筋、16成型腔、17壓延槽、18凸模型面。

具體實施方式

參照附圖1，圖1展現的是飛機發動機唇口下半段的理論模型1，其結構近似C形狀且為變截面的拋物線形狀。高強度材料變截面、變曲率形狀現有拉深方法主要產生如下缺陷；一是各截面拉深延伸比差異較大變形程度不一致，成形應力松弛、邊緣松動影響貼模精度；二是材料強度高，變形抗力大，塑性變形不足，影響貼模精度；三是材料變形加工硬化，卸載應力釋放引起回彈難修復。