一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，通过将预锻件叶身型面采用双椭圆中间以圆弧过渡设计方法，预锻件叶身形状与终锻件叶身型面形状接近，终锻工序时金属材料在模具型腔中流动阻力变小，有利于终锻模型腔充满，可保证叶片尺寸。预锻件表面与模具型腔表面的接触面积较小，避免预锻件温度降低过快，保证了锻造温度，减少金属流动抗力，可避免终锻模具型面拉伤，提高叶片表面质量和终锻模具寿命。稳定的锻造温度对改善锻件的冶金组织具有一定的作用。预锻件的叶根转接处进气边缘和排气边缘与锻造叶片分模形式基本一致，避免了锻造叶片叶根转接处锻造折叠和裂纹产生，有利于改善锻造叶片纵向流线和提高锻造叶片力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法
本专利技术属于叶片锻造领域，具体涉及一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法。
技术介绍
预锻工序是目前难变形合金锻造叶片非常重要的预成型制坯工序之一，该工序可以为终锻工序提供良好的坯料分布，满足终锻工序成形要求。横向截面为月牙形的终锻叶片叶身横截面示意图，对于此类叶身横向截面变化较大的叶片，原设计的预锻件叶身横向截面形状为单一的椭圆形状。此种预锻件结构设计方法具有简单、快捷等特点，但预锻件叶根转接处进、排气边与终锻叶片形状差异大性，模具匹配性较差，终锻工序时由于锻件叶身剧烈变形及金属流动阻力大易产生折叠或裂纹，发生锻件纵向流线断裂，造成锻件报废，且终锻模具叶身型面拉伤、磨损严重，终锻模具寿命降低，终锻叶片型面厚度尺寸较大，表面质量较差。原设计的预锻制坯件设计不适用横向截面为月牙形的终锻叶片的制坯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，既能解决终锻工序模具的匹配问题，又能改善锻造叶片纵向流线，同时提高终锻模具使用寿命和叶片尺寸精度及表面质量。为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤：步骤一，根据带锻造毛边的终锻叶片叶身横截面积和结构设计预锻件叶身横截面外型，并通过三维造型将所有的预锻件叶身截面外型连接成预锻件的叶身型面实体；步骤二，在预锻件上改进叶片榫头与叶身转接处进气边和排气边的分模形式，锻件毛边将预锻件榫头所分比例与终锻件相当，使预锻件与终锻叶片分模形式相适应；步骤三，将预锻件榫头与叶身型面通过圆弧转接，即完成预锻制坯件的制造。所述步骤一中，将带锻造毛边的终锻叶片叶身横截面的形状加工成具有所需夹角的双椭圆，两个椭圆上下设置，中间通过圆弧圆滑转接过渡。所述两个椭圆中心线分别过前缘和后缘中心，并且与X轴夹角和叶片进气和排气边缘中心线夹角与X轴夹角相同。所述确定双椭圆的夹角时，首先根据预锻到终锻的叶片叶身的形变量选取相应的椭圆短轴长度，再根据终锻叶片横截面积选取长轴长度。所述步骤二中，根据预锻到终锻的变形量以及终锻叶片榫头的横截面积确定预锻件榫头的长度和宽度。所述步骤二中，将榫头四角倒圆角，再根据终锻叶片榫头进气边和排气边的分模形式确定预锻件榫头进气和排气的分模形式，毛边将预锻件榫头所分比例与终锻件相同。所述步骤三中，圆弧的半径为终锻叶片榫头与叶身型面转接R的2～3倍。与现有技术相比，本专利技术通过将预锻件叶身型面采用双椭圆中间以圆弧过渡设计方法，预锻件叶身形状与终锻件叶身型面形状接近，终锻工序时金属材料在模具型腔中流动阻力变小，有利于终锻模型腔充满，可保证叶片尺寸。预锻件表面与模具型腔表面的接触面积较小，避免预锻件温度降低过快，保证了锻造温度，减少金属流动抗力，可避免终锻模具型面拉伤，提高叶片表面质量和终锻模具寿命。稳定的锻造温度对改善锻件的冶金组织具有一定的作用。预锻件的叶根转接处进气边缘和排气边缘与锻造叶片分模形式基本一致，避免了锻造叶片叶根转接处锻造折叠和裂纹产生，有利于改善锻造叶片纵向流线和提高锻造叶片力学性能。附图说明图1为本专利技术中锻造叶片叶身型面横截面示意图；图2为现有技术中的预锻件叶身横向截面示意图；图3为现有技术中预锻件三维设计模型图；其中，a为主视图，b为侧视图；图4为本专利技术中预锻件叶身横向截面示意图；图5为本专利技术中预锻件与终锻叶片分模形式示意图；其中，a为预锻件排气边分模形式，b为终锻叶片排气边分模形式，c为预锻件进气边分模形式，d为终锻叶片进气边分模形式；图6为本专利技术中预锻件三维设计模型图；其中，a为主视图，b为侧视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术包括以下具体步骤：步骤一，确定预锻件的设计形式：参见图1，对于此类叶身横向截面变化较大的叶片，原设计的预锻件叶身横向截面形状为单一的椭圆形状。图2～3是原设计的预锻件叶身横向截面设计示意图和三维模型。此种预锻件结构设计方法具有简单、快捷等特点，但预锻件叶根转接处进排气边和排气边与终锻叶片叶身截面形状差异大，模具匹配性较差，终锻工序时由于锻件剧烈变形，金属流动阻力大，易产生折叠或裂纹，发生锻件纵向流线断裂，造成锻件报废，且终锻模具叶身型面拉伤、磨损严重，终锻叶片型面厚度尺寸及表面质量差，终锻模具寿命降低。图2～3中原设计的预锻制坯件不适用横向截面为月牙形的终锻叶片的预锻制坯要求。步骤二，设计预锻件叶身型面：根据带锻造毛边的终锻叶片叶身型面结构和月牙形横截面积设计预锻件。将横向截面为月牙形的终锻叶片沿叶片长度方向分成不同的横向截面，如图1所示。再针对每个截面设计预锻件的横向截面。如图4所示，将叶身横截面的椭圆设计为带一定夹角的双椭圆设计形式，两个椭圆中间的转接区域采用合适的圆弧转接圆滑过渡。两个椭圆中心线分别过前缘和后缘的中心，并且与X轴夹角和叶片进气边缘和排气边缘中心线夹角与X周夹角相当；先根据难变形合金的预锻到终锻的变形量选取合适的椭圆短轴长度，再根据终锻叶片横截面积选取长轴长度。两个椭圆中间过渡圆弧半径与叶片该处圆弧段半径相当。待预锻件所有特征截面设计完后，通过三维造型将所有的截面连接成预锻件的叶身型面实体。采用该设计方法，预锻件叶身形状与终锻叶片叶身型面形状较为接近，终锻工序时难变形合金材料在模具型腔中流动阻力变小，可避免终锻叶片表面和终锻模具型面拉伤，提高锻造叶片厚度尺寸及表面质量和终锻模具使用寿命。预锻件叶身表面与模具型腔表面的接触面积较小，避免预锻件温度降低过快，保证稳定的锻造温度。步骤三，设计预锻件榫头：如图5所示，根据合金的预锻到终锻的变形量、终锻叶片榫头的横截面积确定预锻件榫头的长度和宽度；榫头四角倒圆角，根据终锻叶片榫头进气边和排气边分模形式确定预锻件榫头进气和排气的分模形式，锻件毛边将榫头所分比例两者保持一致，避免了锻造叶片叶根转接处锻造折叠和裂纹产生，有利于改善锻造叶片纵向流线和提高力学性能。步骤四，预锻件榫头与叶身型面的转接：预锻件榫头与叶身型面通过圆弧转接。圆弧半径选取终锻叶片榫头与叶身型面转接R的2～3倍为宜。其他部分的预锻件设计与终锻叶片设计相同，设计完成后的预锻件如图6所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据带锻造毛边的终锻叶片叶身横截面积和结构设计预锻件叶身横截面外型，并通过三维造型将所有的预锻件叶身截面外型连接成预锻件的叶身型面实体；步骤二，在预锻件上改进榫头与叶身转接处进气边和排气边的分模形式，使预锻件与终锻叶片分模形式相适应；步骤三，将预锻件榫头与叶身型面通过圆弧转接，即完成预锻制坯件的制造。

【技术特征摘要】
1.一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据带锻造毛边的终锻叶片叶身横截面积和结构设计预锻件叶身横截面外型，并通过三维造型将所有的预锻件叶身截面外型连接成预锻件的叶身型面实体；步骤二，在预锻件上改进榫头与叶身转接处进气边和排气边的分模形式，使预锻件与终锻叶片分模形式相适应；步骤三，将预锻件榫头与叶身型面通过圆弧转接，即完成预锻制坯件的制造。2.根据权利要求1所述的一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，其特征在于，所述步骤一中，将带锻造毛边的终锻叶片叶身横截面的形状加工成具有所需夹角的双椭圆，两个椭圆上下设置，中间通过圆弧圆滑转接过渡。3.根据权利要求2所述的一种锻造叶片预锻制坯件的制造方法，其特征在于，所述两个椭圆中心线分别过前缘和后缘中心，并且与X轴夹角和叶片进气和排气边缘中心线夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明荣，尹喜刚，左书鹏，赵刁刁，姚贵，曹四化，李娜，左杨，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61