[發明專利]一種薄壁深腔飛機輪轂模鍛件的鍛造方法

有效

• 申請號: 201810481719.X
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108580778B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 趙國群;陳孝學;孫璐;程仁策;呂正風;方清萬;劉攀登;羅順成
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東南山鋁業股份有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21J5/02;B21K1/40
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種薄壁深腔飛機輪轂模鍛件的鍛造方法，包括預鍛方法和終鍛方法。預鍛方法中采用的預鍛模具包括預鍛上凸模和預鍛下凹模，所述預鍛下凹模的深度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的下凹模的深度相同，所述預鍛下凹模的底面為由下向上縮徑的凸臺結構，所述預鍛上凸模的下表面開設圓形凹槽，所述圓形凹槽底面邊緣開設環形凹槽，所述預鍛上凸模模膛外側開設環形凹坑，環形凹坑和環形凹槽的底表面均為弧狀，所述預鍛上凸模的外壁的傾斜角度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的上凸模的外壁的傾斜角度相同，所述預鍛下凹模內壁的傾斜角度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的下凹模內壁的傾斜角度相同。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金飛機輪轂件的鍛造工藝，特別涉及一種薄壁深腔飛機輪轂模鍛件的鍛造方法。

背景技術

機輪輪轂作為飛機的主要承力部件，長期工作在高強度、高負荷的環境下，容易出現疲勞裂紋等缺陷，其質量對飛機安全起著重要作用，所以對其力學和組織性能要求較高。為了實現飛機結構件的輕量化，目前多采用強度高、質量輕的鋁合金作為飛機輪轂結構件的材料。飛機輪轂是薄壁深腔鍛件，結構較復雜，一次成形難度大，容易產生折疊、穿流、裂紋等缺陷。在終鍛工序前增加一道預鍛工序能使金屬體積預先合理分配，從而降低終鍛時金屬的流動量，提高鍛件質量并延長終鍛模具壽命。

預成形設計是鍛造工藝設計的重要內容之一，預鍛件與終鍛件形狀的關聯性直接影響金屬的變形過程，進而影響成形件的最終形狀和成形質量。如何設計合理的預鍛件形狀是生產合格終鍛件的關鍵，也是模具結構設計的難點之一。

《起落架輪轂等溫模鍛工藝》(洪慎章、曾振鵬，航空制造技術，2002(2):59-61)公開了一次鍛造成形方式，通過數值模擬的等溫模鍛與理論計算的普通模鍛進行比較分析，介紹了等溫模鍛工藝的優點，并利用該工藝實現了復雜薄壁構件的少、無切削加工和精密成形。但為了使鍛件結構簡單和便于加工，對鍛件結構進行了較大的簡化和成比例縮小，與鍛件實際尺寸具有較大懸殊，且一次鍛造成形中部分金屬變形量較大，金屬流線分布及變形均勻性有待進一步提高。

碩士論文《某飛機輪轂擠壓成形及熱處理工藝研究》(于洋，中北大學，2014)選用7A04鋁合金對飛機輪轂進行等溫擠壓成形工藝的研究，通過“下料—鐓粗—沖孔制坯—反擠壓—翻邊—機械加工—熱處理”等工藝，獲得了成形質量良好的飛機輪轂終鍛件。由于采用沖孔的方式獲得環狀預制坯，降低了材料利用率。由于采用一次擠壓成形，其材料變形均勻性相對較差。且工藝流程相對復雜，生產效率較低。

博士論文《7085高強鋁合金鍛造成形和組織性能研究》(陳送義，中南大學，2013)建立了7085鋁合金輪轂等溫低速模鍛成形有限元模型，研究了模具形狀、預成形坯形狀和等溫鍛造參數對輪轂成形的等效應變和載荷的影響規律，優化了鋁合金輪轂預成形坯和等溫鍛造參數。但所研究的預成形坯形狀只是下料圓柱坯的形狀，未涉及中間預鍛件形狀的選擇和預鍛工序設計，也沒有涉及非完全旋轉對稱件的完整鍛造工藝研究。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種薄壁深腔飛機輪轂預鍛件的預鍛模具，采用該預鍛模具鍛造的預鍛件在鍛造薄壁深腔飛機輪轂過程中能夠防止折疊現象的產生。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種薄壁深腔飛機輪轂預鍛件的預鍛模具，包括預鍛上凸模和預鍛下凹模，所述預鍛下凹模的深度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的下凹模的深度相同，所述預鍛下凹模的底面為由下向上縮徑的凸臺結構，所述預鍛上凸模的下表面開設圓形凹槽，所述圓形凹槽底面邊緣開設環形凹槽，所述預鍛上凸模模膛外側開設環形凹坑，環形凹坑和環形凹槽的底表面均為弧狀，所述預鍛上凸模的外壁的傾斜角度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的上凸模的外壁的傾斜角度相同，所述預鍛下凹模內壁的傾斜角度與薄壁深腔飛機輪轂終鍛模具的下凹模內壁的傾斜角度相同。