[發明專利]一種航空發動機異形封嚴環3D液壓成形方法

有效

• 申請號: 201911392764.9
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111001700B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 孟寶;萬敏;宋炳毅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/031;B21D26/027
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

本發明公開了一種航空發動機異形封嚴環3D液壓成形方法，包括設計毛坯送料方式，設計成形裝置的密封結構，設計毛坯尺寸，設計加載路徑與開模高度，異形封嚴環3D液壓成形。通過本發明的技術方案，為“M”、“W”或者雙波紋等航空發動機異形封嚴環等帶來更好的成形效果，可以顯著提高封嚴環的精度及良品率。

技術領域

本發明屬于封嚴環制造技術領域，尤其涉及一種針對航空發動機異形封嚴環的3D液壓成形方法。

背景技術

封嚴環是航空航天中高溫高壓、振動、強腐蝕工況下氣路密封中的關鍵零件，在航空發動機中應用廣泛，其截面一般呈“M”、“W”或者雙波紋等形狀，截面變形路徑復雜。液壓成形是成形異形封嚴環的主流技術之一，其使用液體介質配合模具來使坯料變形來成形零件，具有成本低、極限高等特點。

現有液壓成形現有用上模下壓、模具合模的方式保證模具進給，只能保證兩個方向的加載，無法保證前模、后模、液壓三個方向的準確同步加載，導致成形零件尺寸精度差，壁厚均勻性差，模具磨損嚴重，甚至發生異常變形，良品率低，少有通過實現三個方向準確同步加載成形異形封嚴環的方法，因此亟需對異形封嚴環3D液壓成形方法進行研究。

發明內容

為了解決上述已有技術存在的不足，本發明提供一種航空發動機異形封嚴環3D液壓成形方法，為“M”、“W”或者雙波紋等航空發動機異形封嚴環等帶來更好的成形效果，可以顯著提高封嚴環的精度及良品率。

本發明的具體技術方案如下：一種航空發動機異形封嚴環3D液壓成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：確定毛坯送料方式：

將毛坯兩端卡在前模和后模的限位臺階槽里，所述毛坯與所述限位臺階槽保持緊密貼合、相對靜止，同時毛坯經預脹形緊靠在所述前模和所述后模的唇口區域，在液壓與軸向進給作用下，依靠所述毛坯與所述限位臺階槽和所述唇口區域產生靜摩擦力，傳遞軸向載荷，能夠推進所述毛坯鼓脹變形，最終成形為封嚴環；

S2：設計成形裝置的密封結構：

通過O型圈配合密封溝槽的擠壓密封結構，安裝時壓縮所述O型圈使其產生初始壓力P₀，成形時所述O型圈的壓力P_m為：

P_m＝P₀+K·P (1)

式中，K為液室壓力傳遞給所述O型圈壓力的系數，P為液室壓力，密封溝槽的深度h與寬度b相等，深度h與寬度b都小于所述O型圈的直徑；

S3：確定毛坯尺寸：

毛坯為環形，半徑為r，毛坯高度l通過式(2)計算：

l＝h_f+2s+2b+2Δ (2)

式中，h_f為毛坯成形區高度，通過在三維軟件中展開封嚴環并計算截面線長度確定，s為密封距離，b為密封溝槽寬度，Δ為毛坯端部露出密封溝槽的長度；

S4：確定加載路徑與開模高度h：

加載路徑分為預脹形、合模進給、高壓整形三個階段：

預脹形階段，在所述前模、所述后模中間放置毛坯，保持所述前模和所述后模靜止使初始開模間距不變；液室壓力逐漸升高，對所述毛坯進行預脹形，使坯料生塑性鼓脹變形；

合模進給階段，液室壓力不變，所述前模和所述后模推進送料，最終與中模閉合；在液壓、前模、后模的聯合作用下，所述毛坯填充到模腔內并貼靠模具型腔，本階段已經成形基本封嚴環形狀；

高壓整形階段，所述前模和所述后模保持不動，液室壓力逐漸升高并到達最高值，最終毛坯完全貼靠模腔，成形為所需的截面形狀；