一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具及锻造方法技术

本发明专利技术提供了一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具，包括上模、下模、中间环模内衬型模以及中间环模环形外套。上模、中间环模内衬型模和下模分别用于形成锻件的上部、中部和下部轮廓，三者可围成用于锻造二合一结构压气机盘锻件的锻模型腔。中间环模环形外套用于箍紧中间环模内衬型模。本发明专利技术还提供一种应用上述二合一结构压气机盘锻件的成形模具的锻造方法，包括双分模面锻件设计；中间环模设计；棒坯与镦粗中间坯设计；棒坯镦粗，镦粗中间坯中间凹槽定位与加工；镦粗中间坯模锻。本案通过增设分模面及使用中间环模，实现了锻件各部位的小余量成形，提高了锻件的成材率和后续的机加工效率，同时可保证锻件流线的完整性，提高了锻件使用性能。锻件使用性能。锻件使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具及锻造方法


[0001]本专利技术属于金属材料热加工
，特别涉及一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具及锻造方法。

技术介绍

[0002]先进航空发动机高功重比/推重比目标的实现依赖先进的结构设计，对于轴流式压气机，通过将相邻两级的压气机盘设计成盘
‑
盘二合一的整体，可减少螺栓连接结构，在实现减重的同时，提高部件的可靠性，日渐受到设计部门的青睐。
[0003]对于压气机盘，盘体直径通常远大于轮毂直径，若将相邻两级压气机盘设计为轴向串联的二合一整体，就会导致“轮毂(细)
‑
盘体(粗)
‑
轮毂(细)
‑
盘体(粗)
‑
轮毂(细)”的盘坯结构。传统的锻件设计和锻件制备通常将中间小直径的连接轮毂包容于大直径盘体部位的成形，而后采用大的车削量去除中间连接轮毂部位的多余材料，大的包容结构造成盘件成材率低、机加工周期长等问题，不适于批量化生产，并且车削加工会切断锻件流线，会降低盘件的使用性能。
[0004]因此，如何寻求针对二合一整体结构压气机盘坯锻件的锻造方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具及锻造方法，可实现锻件各部位的小余量成形，从而达到提高锻件成材率和使用性能的目的。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具，包括：
[0007]上模，用于成形锻件的上部轮廓；
[0008]下模，用于成形锻件的下部轮廓；
[0009]中间环模内衬型模，为由多个内衬单元拼接而成的环形结构，设置于所述上模和所述下模之间，用于成形锻件的中部轮廓；
[0010]中间环模环形外套，套设于所述中间环模内衬型模的外侧，用于箍紧所述中间环模内衬型模；
[0011]其中，所述上模、所述中间环模内衬型模以及所述下模之间围成用于锻造所述二合一结构压气机盘锻件的锻模型腔。
[0012]可选的，在上述成形模具中，所述中间环模内衬型模包括两个半环形的所述内衬单元。
[0013]可选的，在上述成形模具中，所述中间环模内衬型模的型线轮廓与中间轮毂部位轮廓一致，所述中间环模内衬型模的外径大于所述锻件的最大外圆直径。
[0014]可选的，在上述成形模具中，所述中间环模内衬型模的外环壁与所述中间环模环形外套的内环壁以1
°‑5°
倾角范围的斜边配合。
[0015]可选的，在上述成形模具中，所述中间环模内衬型模和所述中间环模环形外套均采用铸造高温合金制成。
[0016]本专利技术还提供一种二合一结构压气机盘锻件的锻造方法，其特征在于，应用上文所述的二合一结构压气机盘锻件的成形模具，包括：
[0017]步骤1、将棒坯加热至锻造温度，保温结束后进行镦粗，获得鼓形的镦粗中间坯；
[0018]步骤2、在所述镦粗中间坯的中部加工出环形凹槽，所述环形凹槽用于与中间环模内衬型模间隙配合；
[0019]步骤3、将所述中间环模内衬型模和中间环模环形外套依次安装在所述镦粗中间坯的环形凹槽处，将所述镦粗中间坯放入炉中预热至锻造温度，保温结束后出炉；
[0020]步骤4、将上模和下模安装在所述镦粗中间坯，通过压力机挤压所述上模和/或所述下模进行模锻，模锻结束后取下所述成形模具，进行空冷，获得二合一结构压气机盘锻件。
[0021]可选的，在上述锻造方法中，所述步骤1包括：所述镦粗中间坯中间鼓肚应略大于中间环模内衬型模的内径，根据所述镦粗中间坯逆向确定所述棒坯规格，所述棒坯发生30％
‑
50％的镦粗变形得到所述镦粗中间坯；
[0022]所述棒坯的体积公式为V
棒坯
＝(102％～108％)
×
V
锻件
。
[0023]可选的，在上述锻造方法中，所述步骤1还包括：所述锻件在粗加工毛坯结构上单边加放1mm
‑
5mm的工艺余量，拔模斜度为3
°‑7°
。
[0024]可选的，在上述锻造方法中，所述步骤2还包括：所述环形凹槽的位置确定是针对所述镦粗中间坯弧形外缘，测量所述镦粗中间坯不同高度的直径Di，i＝1、2、3、4、5
……
，将中间坯不同高度的直径Di和高度H导入CAD软件，采用样条插值法获得所述镦粗中间坯的外廓尺寸，在CAD软件中确定所述环形凹槽的位置，使得所述环形凹槽以上部分的坯料体积能够保证上模的成形，所述环形凹槽以下部分的坯料体积能够保证下模的成形。
[0025]可选的，在上述锻造方法中，所述步骤4包括：将所述上模、所述下模分别安装在压力机上，将所述中间环模内衬型模安装在所述镦粗中间坯的环形凹槽处，并在所述中间环模内衬型模的外侧安装所述中间环模环形外套并箍紧。
[0026]本专利技术提供了一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具，其有益效果在于：
[0027]通过增设分模面以及使用中间环模，实现了二合一整体结构盘坯中间轮毂部位的小余量成形，提高了锻件的成材率和后续的机加工效率。同时，使得金属流线随沿锻件轮廓合理分布，保证了流线的完整性，有利于提高了锻件性能。
[0028]本专利技术还提供了一种具有上述二合一结构压气机盘锻件的成形模具的锻造方法，其具有相同的有益效果，在此不作赘述。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术提供的二合一结构压气机盘锻件的结构示意图(双点划线为粗加工
图轮廓)；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的模具锻造过程中初始定位状态的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的模具锻造过程中锻造结束状态的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例提供的上模的结构示意图；
[0034]图5为本专利技术实施例提供的下模的结构示意图；
[0035]图6为本专利技术实施例提供的中间环模内衬型模的主视图；
[0036]图7为本专利技术实施例提供的中间环模内衬型模的俯视图；
[0037]图8为本专利技术实施例提供的中间环模环形外套的主视图；
[0038]图9为本专利技术实施例提供的中间环模环形外套的俯视图。
[0039]上图中：
[0040]A
‑
上分模面；B
‑
下分模面；
[0041]1‑
上模；2
‑
镦粗中间坯；3
‑
中间环模环形外套；4
‑
中间环模内衬型模；5
‑
下模。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二合一结构压气机盘锻件的成形模具，其特征在于，包括：上模，用于成形锻件的上部轮廓；下模，用于成形锻件的下部轮廓；中间环模内衬型模，为由多个内衬单元拼接而成的环形结构，设置于所述上模和所述下模之间，用于形成锻件的中部轮廓；中间环模环形外套，套设于所述中间环模内衬型模的外侧，用于箍紧所述中间环模内衬型模；其中，所述上模、所述中间环模内衬型模以及所述下模之间围成用于锻造所述二合一结构压气机盘锻件的锻模型腔。2.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述中间环模内衬型模包括两个半环形的所述内衬单元。3.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述中间环模内衬型模的型线轮廓与中间轮毂部位轮廓一致，所述中间环模内衬型模的外径大于所述锻件的最大外圆直径。4.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述中间环模内衬型模的外环壁与所述中间环模环形外套的内环壁以1
°‑5°
倾角范围的斜边配合。5.根据权利要求1所述的成形模具，其特征在于，所述中间环模内衬型模和所述中间环模环形外套均采用铸造高温合金制成。6.一种二合一结构压气机盘锻件的锻造方法，其特征在于，应用权利要求1
‑
5任一项所述的二合一结构压气机盘锻件的成形模具，包括：步骤1、将棒坯加热至锻造温度，保温结束后进行镦粗，获得鼓形的镦粗中间坯；步骤2、在所述镦粗中间坯的中部加工出环形凹槽，所述环形凹槽用于与中间环模内衬型模间隙配合；步骤3、将所述中间环模内衬型模和中间环模环形外套依次安装在所述镦粗中间坯的环形凹槽处，将所述镦粗中间坯放入炉中预热至锻造温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，陈由红，林莺莺，方爽，于秋颖，兰博，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：