[發(fā)明專利]雙盲孔風扇軸組合加工模具及旋轉近凈成形工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111509070.6
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114406076B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設計）人: 韓順;王建國;楊超;厲勇;王春旭;劉東;劉振寶;王長軍;黃愛華;張國棟
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院有限公司;中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司;中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責任公司
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14;B21D37/10;B21D37/16;B21D45/04
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 朱文吉

本申請涉及一種雙盲孔風扇軸組合加工模具及旋轉近凈成形工藝，加工模具，包括下模、與下模配合的壓模和上模，下模內部形成有擠壓模腔，所述下模的側壁內設有加熱組件，上模包括盲孔擠壓桿，盲孔擠壓桿上套設有輔針器，還包括驅動盲孔擠壓桿轉動的驅動組件，所述下模的底部設有盲孔成形桿。本申請的有益效果為：單一火次整體加熱、一體化空心整體成形的特點，鍛件整體變形充分均勻，金屬流變連續(xù)隨形，組織致密，表面質量好，大幅度提高鍛件整體的流線完整性、應力均勻性和組織性能一致性，材料利用率高，降低生產成本。上模擠壓形成第二盲孔的過程中，驅動盲孔擠壓桿轉動，形成旋轉式的擠壓，使得成型后的風扇軸類鍛件具有更高的抗扭力性能。

技術領域

本申請涉及發(fā)動機風扇軸技術領域，尤其是涉及雙盲孔風扇軸組合加工模具及近凈成形工藝。

背景技術

航空渦扇發(fā)動機風扇軸在工作時承受巨大的扭矩載荷，將渦輪功率傳遞給風扇，帶動大尺寸風扇轉動并產生推力，現(xiàn)航空渦扇發(fā)動機的風扇軸設計發(fā)展較快，傳統(tǒng)發(fā)動機風扇軸設計多為漸變型鼓筒形結構，如CFM56系列發(fā)動機等；最新發(fā)展為收口型瓶形結構，此類風扇軸具有內徑不等徑，內外變截面，外壁端口有凸臺，內壁中部有凸臺等特點。

在此之前，風扇軸類鍛件通常采用組合模鍛的工藝方式成形，此類組合模鍛工藝采用實心鍛造，分別進行桿部自由拔長工序+模鍛成形頭部，工藝簡單，設備要求低，易于操作，但存在鍛件鍛造變形量較小，應變分布不均勻，多火次加熱存在局部空燒，組織均勻性較差，鍛件加工割斷了變形組織流線，材料利用率低等問題，且目前的成形工藝為直上直下式加工方式。

發(fā)明內容

為了提高風扇軸各部位變形量及整體變形均勻性，提高軸類鍛件的抗扭力性能，本申請?zhí)峁┝艘环N雙盲孔風扇軸組合加工模具及旋轉近凈成形工藝。

第一方面，本申請?zhí)峁┑囊环N雙盲孔風扇軸組合加工模具，采用如下的技術方案：

雙盲孔風扇軸組合加工模具，包括下模、與下模配合的壓模和上模，所述下模內部形成有擠壓模腔，所述下模的側壁內設有加熱組件，所述上模包括盲孔擠壓桿，所述盲孔擠壓桿上套設有輔針器，還包括驅動盲孔擠壓桿轉動的驅動組件，所述下模的底部設有盲孔成形桿。

通過采用上述技術方案：將坯料加熱至特定溫度并涂覆潤滑介質，第一工步坯料在擠壓模腔內由壓模正向擠壓形成第一盲孔，第二工步更換為上模，上模下移過程中反擠壓坯料形成鍛件第二盲孔，在上模下移的過程中，驅動組件可帶動盲孔擠壓桿轉動，形成旋轉式擠壓，使鍛件發(fā)生微小扭轉，如此能夠提高軸類鍛件的抗扭力性能，而且能夠降低鍛件與鍛模粘接在一起的概率，便于后續(xù)鍛件與鍛模脫開，同時減小了鍛件的成型阻力，通過在下模內設有加熱組件，可以使得下模的擠壓模腔內保持一定的溫度，使得坯料變形充分均勻，成形后鍛件具有組織均勻精細，流線完整隨形，內外表面近凈成形等特點，可顯著提高風扇軸鍛件整體組織均勻一致性，同時提高風扇軸零件轉動疲勞性能。

可選的，所述壓模包括與鍛壓機連接的連接部和與擠壓模腔適配的下壓部，下壓部的下側面呈平面。

通過采用上述技術方案：在壓模下移的過程中，其下壓部接觸坯料并對其進行擠壓，使得坯料在擠壓模腔內形成第一盲孔。

可選的，所述驅動組件包括與鍛壓機連接的固定桿，所述固定桿的下端轉動連接有傳動齒輪，所述盲孔擠壓桿固定在傳動齒輪下側壁的中心位置，所述鍛壓機上固定有驅動電機，所述驅動電機的輸出軸上固定連接有驅動齒輪，所述驅動齒輪與傳動齒輪嚙合。

通過采用上述技術方案：在上模下移的過程中，驅動電機帶動驅動齒輪轉動，驅動齒輪帶動從動齒輪轉動，從而實現(xiàn)盲孔擠壓桿轉動，對坯料形成旋轉式的擠壓。

可選的，所述加熱組件包括繞設在下模內的螺旋電加熱圈。

通過采用上述技術方案：螺旋電加熱圈可以對下模進行加熱，可以保證擠壓模腔內的溫度，便于對坯料進行兩次充分的擠壓。