一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法技术

本发明专利技术涉及金属材料叶片类零件加工领域，具体为一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法。该方法包括以下步骤：根据叶片类零件的尺寸参数进行上模具与下模具的型面尺寸参数设计与加工；将室温或加热后的坯料放置在下模具上，控制上模具做直线运动，使坯料发生变形并填充上模具与下模具型面所构成的封闭空间；成形后通过楔形调节板运动使成形后的叶片零件与上模具脱离接触；上模具回到初始位置，取出成形的叶片零件，完成整个叶片零件的挤搓成形过程。本发明专利技术成形方法可用于各种金属材料的冷热变形，既适用于带榫头叶片类零件成形加工，亦可用于无榫头叶片类零件的成形加工以及其他具有复杂空间曲面结构特征的非叶片零件的精确成形。精确成形。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法


[0001]本专利技术涉及金属材料叶片类零件加工领域，具体为一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法。

技术介绍

[0002]叶片类零件是工业领域中一类比较常见的零部件，具有薄壁、宽展、弯曲等特征。以航空发动机中大量的风扇和压气机叶片零件为例，其制造品质直接影响着发动机的服役性能和寿命。随着航空发动机涵道比、推重比及服役寿命的不断提高，叶片结构更趋复杂，且尺寸更大、材料更难加工、精度要求更高。寻求低成本、低污染、高效率、高质量的叶片先进制造技术以满足航空发动机对叶片制造提出的新要求成为工业技术的发展趋势。
[0003]目前，实心叶片类零件的加工方式主要有机械加工和锻造两类。前者需要去除多余材料，由于切断金属流线而降低叶片的服役性能。后者又分为普通模锻和精密模锻。其中普通模锻效率低、精度难以保证，一般必须进行后续切削加工。因此，国内外工业界不断寻求叶片类零件的短流程高效无余量精密塑性成形成性一体化制造技术。精密模锻、精密冷辊轧等近净成形工艺能直接形成叶片的复杂曲面，取消了叶身表面的材料去除环节，从而能改善叶身在高温、高压及高速旋转条件下的耐疲劳等机械/物理/材料性能，提高叶片的抗疲劳强度和工作寿命，已成为当前先进航空发动机转子叶片技术的重要发展趋势。
[0004]精密模锻和精密冷辊轧加工叶片类零件取得了一定应用成果，但由于预制坯要求极高，模具和工艺设计复杂、调试困难，还难以达到无余量的精确成形成性一体化制造。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提出一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，应用该方法可进行金属材料叶片类零件的高效优质成形。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，利用上模具、下模具的型面和运动控制金属材料定向流动和向封闭模腔内的填充，实现叶片类零件的精确成形。
[0008]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，包括以下步骤：
[0009]A.根据叶片类零件的尺寸参数进行上模具与下模具的型面尺寸参数设计与加工；
[0010]B.将室温或加热后的坯料放置在下模具上，控制上模具做直线运动，使坯料发生变形，并填充上模具与下模具型面所构成的封闭空间；
[0011]C.通过楔形调节板运动使成形后的叶片与上模具脱离接触；
[0012]D.上模具回到初始位置，取出成形的叶片零件。
[0013]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，上模具、下模具在水平方向上具有连续变化的型面特征，上模具、下模具采用直线运动方式实现叶片类零件金属材料的定向流动。
[0014]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，通过模具型面尺寸参数设计，实现
叶片类零件以及其他具有复杂空间曲面结构特征的非叶片零件的精确成形。
[0015]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，该成形方法适用于黑色金属或有色金属的冷热成形加工。
[0016]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，该成形方法既适用于带榫头叶片类零件成形加工，也适用于无榫头叶片类零件成形加工。
[0017]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，带榫头叶片类零件的主体成形装置包括：带榫头坯料、上模具、下模具、阻挡器、楔形工作台和楔形调节板，楔形工作台、楔形调节板上下设置，楔形工作台的下斜面与楔形调节板的上斜面相对应并呈滑动配合，楔形工作台的顶部上平面设置下模具，带榫头坯料的叶身成形部分设置于楔形工作台上的下模具中，带榫头坯料的榫头一侧与楔形工作台上的阻挡器对应并配合，所述叶身成形部分的上表面与沿水平方向以速度V移动的上模具相对应。
[0018]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，无榫头叶片类零件的成形的主体成形装置，主要包括：上模具、下模具、阻挡器、楔形工作台、楔形调节板、无榫头坯料和夹持器，楔形工作台、楔形调节板上下设置，楔形工作台的下斜面与楔形调节板的上斜面相对应并呈滑动配合，楔形工作台的顶部上平面设置下模具，无榫头坯料设置于下模具中，下模具的一侧设置夹持器于楔形工作台上，无榫头坯料的上表面与沿水平方向以速度V移动的上模具相对应。
[0019]所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，，楔形工作台、楔形调节板的斜面倾角α取值范围为0
°
<α≤45
°
，通过调节楔形调节板的位置，调整上模具与下模具的间隙。
[0020]本专利技术的设计思想是：
[0021]叶片类零件的成形精度取决于成形模具所构成的封闭模腔结构。本专利技术基于金属塑性变形原理和模具结构及运动特征，确保金属材料在变形过程中随着模具型面发生流动，完全填充入由上下模具配合形成的封闭空间，实现叶片类零件的精确成形。
[0022]本专利技术的优点及有益效果是：
[0023]本专利技术利用模具型面和运动控制金属材料定向流动和向封闭模腔内的填充，实现叶片类零件的精确成形。相比于精密模锻中压力机驱动模具的上下运动，本专利技术采用的模具直线运动更有利于叶片类零件金属材料的定向流动。相比于精密冷辊轧需要在轧辊圆弧面上加工连续变化的型面，本专利技术只需要在模具的水平方向上加工连续变化的型面，加工难度显著降低且尺寸精度更高。
附图说明
[0024]图1和图5为金属材料叶片类零件的挤搓成形方法示意图。其中，图1为带榫头叶片零件的挤搓成形示意图，图5为无榫头叶片类零件的挤搓成形示意图。
[0025]图1
‑
图4为带榫头叶片类零件的成形过程示意图。其中，图1为带榫头坯料放置示意图，图2为带榫头坯料挤搓成形叶片示意图，图3为带榫头叶片成形后取件示意图，图4为带榫头坯料挤搓成形前后的效果示意图。
[0026]图5
‑
图8为无榫头叶片类零件的成形过程示意图。其中，图5为无榫头坯料放置示意图，图6为无榫头坯料挤搓成形叶片示意图，图7为无榫头叶片类成形后取件示意图，图8为无榫头坯料挤搓成形前后的效果示意图。
[0027]图中，1带榫头坯料，2上模具，3下模具，4阻挡器，5楔形工作台，6楔形调节板，7无榫头坯料，8夹持器，α为楔形调节板与楔形工作台的斜面倾角。
具体实施方式
[0028]在具体实施过程中，本专利技术金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，包括以下步骤：根据叶片类零件的尺寸参数进行上模具与下模具的型面尺寸参数设计与加工；将室温或加热后的坯料放置在下模具上，控制上模具做直线运动，使坯料发生变形并填充上模具与下模具型面所构成的封闭空间；完成成形后通过楔形调节板运动使成形后的叶片零件与上模具脱离接触；上模具回到初始位置，取出成形的叶片零件，完成整个叶片零件的挤搓成形过程。
[0029]带榫头叶片类零件的主体成形装置，主要包括：带榫头坯料1、上模具2、下模具3、阻挡器4、楔形工作台5、楔形调节板6，楔形工作台5、楔形调节板6上下设置，楔形工作台5的下斜面与楔形调节板6的上斜面相对应并呈滑动配合，楔形工作台本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，利用上模具、下模具的型面和运动控制金属材料定向流动和向封闭模腔内的填充，实现叶片类零件的精确成形。2.按照权利要求1所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，包括以下步骤：A.根据叶片类零件的尺寸参数进行上模具与下模具的型面尺寸参数设计与加工；B.将室温或加热后的坯料放置在下模具上，控制上模具做直线运动，使坯料发生变形，并填充上模具与下模具型面所构成的封闭空间；C.通过楔形调节板运动使成形后的叶片与上模具脱离接触；D.上模具回到初始位置，取出成形的叶片零件。3.按照权利要求1或2所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，上模具、下模具在水平方向上具有连续变化的型面特征，上模具、下模具采用直线运动方式实现叶片类零件金属材料的定向流动。4.按照权利要求1或2所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，通过模具型面尺寸参数设计，实现叶片类零件以及其他具有复杂空间曲面结构特征的非叶片零件的精确成形。5.按照权利要求1或2所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，该成形方法适用于黑色金属或有色金属的冷热成形加工。6.按照权利要求1或2所述的金属材料叶片类零件的挤搓成形方法，其特征在于，该成形方法既适用于带榫头叶片类零件成形加工，也适用于无榫头叶片类零件成形加工。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：程明，师明杰，张士宏，邓泉水，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：