[發明專利]一種模鍛件成型工裝組及基于有限元分析法的成型工藝

有效

• 申請號: 202011337847.0
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112427596B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 方萍;劉小剛;黃震;宋利冰;楊超
• 申請（專利權）人: 豪梅特航空機件（蘇州）有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21K3/00
• 代理公司: 廣州博聯知識產權代理有限公司 44663
• 代理人: 馬天鷹

本發明提出了一種模鍛件成型工裝組，主要包括：第一模組、第二模組和第三模組，所述第一模組由第一上模和第一下模組成，所述第一下模處設置有第一仿形臺階；所述第二模組由第二上模和第二下模組成，所述第二上模的下部設置有第二沖頭，所述第二下模處依次設置有第二仿形臺階A、第二仿形臺階B和第二仿形臺階C，所述第二下模的中部設置有第二圓孔；所述第三模組由第三上模和第三下模組成，所述第三上模的下部設置有第三沖頭，所述第三下模處依次設置有第三仿形臺階A、第三仿形臺階B和第三仿形臺階C，所述第三下模的中部設置有第三圓孔；本發明還公開了一種基于有限元分析法的模鍛件的成型工藝。本發明能夠提高原材料利用率及產品合格率。

技術領域

本發明涉及航空發動機模鍛件制造領域，尤其是涉及一種模鍛件成型工裝組及基于有限元分析法的成型工藝。

背景技術

航空發動機模鍛件設計復雜，鍛造成型困難，為保證機加工余量，鍛件設計時增加原材料，以至于原材料利用率低，導致多余金屬材料流動不均勻，造成飛邊嚴重、打壓力增加等附加問題；同時由于一些難成型的金屬材料在成型過程中流動性差，設計時不能精確地分析在模腔中金屬材料的流動規律，因此給模鍛件的精確設計增加了難度。

現有的鍛造技術存在以下不足：1、原材料利用率低；2、機加工余量不足，產品報廢率高；3、傳統經驗不能精確預估難成型模鍛件成型特點，導致材料分布不均，局部成型困難，局部飛邊嚴重。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種模鍛件成型工裝組及基于有限元分析法的成型工藝，結合有限元分析軟件對工裝設計及成型過程進行分析，預測鍛件難成型部位金屬材料流動情況，根據模擬結果優化坯料設計，從而提高原材料利用率及產品合格率。

本發明的主要內容包括：一種模鍛件成型工裝組，主要包括：第一模組、第二模組和第三模組，

所述第一模組由第一上模和第一下模組成，所述第一下模處設置有第一仿形臺階；

所述第二模組由第二上模和第二下模組成，所述第二上模的下部設置有第二沖頭，所述第二下模處依次設置有第二仿形臺階A、第二仿形臺階B和第二仿形臺階C，所述第二下模的中部設置有第二圓孔；

所述第三模組由第三上模和第三下模組成，所述第三上模的下部設置有第三沖頭，所述第三下模處依次設置有第三仿形臺階A、第三仿形臺階B和第三仿形臺階C，所述第三下模的中部設置有第三圓孔。

優選地，所述第二沖頭設置為圓錐體且其下部設置有直徑小于第二沖頭底端的凸部。

優選地，所述第三沖頭設置為圓柱體且其下部設置有導向斜邊。

本發明還公開了一種基于有限元分析法的模鍛件的成型工藝，包括如下步驟：

S1、下料：按工藝要求切割及倒角，得到坯料；

S2、預成型一：根據有限元分析軟件對制坯過程進行分析，分析結果呈現預成型坯料在膜腔中填充無飛邊、無折疊缺陷后，進行預成型一制造，采用高溫燃氣爐對坯料加熱升溫至1030-1050℃，并保溫0.5-3小時；然后將坯料由高溫燃氣爐取出并運輸至3000T壓機，平穩放入第一模組中，轉移時間小于30s；接著對坯料在第一模組中壓制成型、操作時間小于180s，得到下端有臺階的圓餅形預成型坯料A；

S3、機加工：機加工內徑，去除中心余料，得到圓餅形預成型坯料B；

S4、預成型二：根據有限元分析軟件對坯料進行第二次預成型分析，分析結果呈現預成型鍛件在膜腔中填充無塌角、無飛邊、無折疊缺陷后，進行預成型二制造，采用高溫燃氣爐對坯料加熱升溫至1030-1050℃，并保溫0.5-3小時；然后將坯料由高溫燃氣爐取出并運輸至3000T壓機，平穩放入第二模組中，轉移時間小于30s；接著對坯料在第二模組中壓制成型、操作時間小于180s，得到預成型鍛件；