一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法，本发明专利技术属于锻造领域。本发明专利技术要解决现有自由锻工艺制备带有U缺口的盘饼状锻坯形状尺寸难以控制、精度过低，严重影响后续模锻成形质量的问题，以及棒料弯曲—闭式模锻组合成形生产成本较高，成形载荷过高的问题。方法：一、锻坯锻件设计；二、制坯模具设计；三、棒料镦粗；四、制坯模锻；五、修形。本发明专利技术用于半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯。式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯。式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯。
【技术实现步骤摘要】
一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法
[0001]本专利技术属于锻造领域。
技术介绍
[0002]航空航天工业的轻量化需求促进了异形轮廓构件的产生与发展，并对其制造技术提出了使产品性能更佳、制造成本更低的要求，精密塑性成形技术得以应用。带有U形缺口的短轴框形构件是一类航空航天轻量化零部件，采用精密模锻技术能够改善材料性能并显著提高材料利用率，但其在进行模锻之前需要形状尺寸合适的锻坯。为方便在模具中的定位以及减少成形缺陷、提高成形精度，这些锻坯往往具有和锻件相同或相近的轮廓形状与尺寸，且为厚度不均匀变化的盘饼状。采用自由锻的方式成形这类锻坯，其形状尺寸难以控制、精度过低，严重影响后续模锻成形质量。采用棒料弯曲—闭式模锻组合成形的方法则需要额外加工弯曲模和闭式成形模两套模具，生产成本较高，且棒料经过简单弯曲后依然为近似等径形状，在闭式成形下模的定位难以靠近U形缺口边角处，降低成形质量，闭式模锻的成形载荷过高，影响模具的使用寿命。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决现有自由锻工艺制备带有U缺口的盘饼状锻坯形状尺寸难以控制、精度过低，严重影响后续模锻成形质量的问题，以及棒料弯曲—闭式模锻组合成形生产成本较高，成形载荷过高的问题，而提供一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法。
[0004]一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法，它是按照以下步骤进行：
[0005]一、锻坯锻件设计：
[0006]根据带有U形缺口的盘饼状锻坯设计锻坯锻件；
[0007]所述的带有U形缺口的盘饼状锻坯从锻坯远离U形缺口底部的一侧到U形缺口顶部与锻坯轮廓相交处，依次分为第一等厚部分、连接部分及第二等厚部分，连接部分的厚度由第一等厚部分厚度线性变化至第二等厚部分厚度，且第二等厚部分厚度为锻坯最大厚度；设沿U形缺口开口方向上锻坯的最大尺寸为L1，设锻坯最大厚度为T1，T1:L1＝(0.1～0.3):1；设沿U形缺口宽度方向上锻坯的最大尺寸为B1，L1:B1＝(0.8～1.25):1；设U形缺口开口方向的长度为L
U
，L
U
:L1＜0.7:1；设U形缺口宽度为B
U
，B
U
:B1＜0.5:1；
[0008]所述的锻坯锻件具体是在带有U形缺口的盘饼状锻坯的U形缺口底部设置连皮，且锻坯锻件侧壁表面设置拔模斜度3
°
～7
°
，连皮与锻坯锻件侧表面连接处设置变半径圆角，圆角半径在U形缺口对称面处最大，圆角半径在U形缺口直边处最小，设连皮厚度为T
11
，T
11
:T1＝(0.15～0.3):1，设最大圆角半径为(R
11
)
max
，设最小圆角半径为(R
11
)
min
，(R
11
)
max
:(R
11
)
min
＝(2～4):1；
[0009]二、制坯模具设计：
[0010]制坯模具包括上模和下模，且上模和下模均为左右对称结构；所述的上模为闭式
结构；
[0011]所述的下模为半闭式结构，在下模与锻坯U形缺口正对的型腔侧壁处设置定位凸台；所述的定位凸台为端面设置内凹圆弧的矩形凸块；设定位凸台的宽度为B
21
，B
21
＝(0.5～1)B
U
；设内凹圆弧的半径为R
21
，R
21
＝(0.25～0.35)B1；在与定位凸台相对的下模型腔侧壁设置导流槽，设导流槽宽度为B
22
，B
22
＝(0.5～0.8)B1；
[0012]三、棒料镦粗：
[0013]采用圆棒料进行变形量为50％～70％的镦粗变形，得到锻饼；
[0014]所述的圆棒料体积为锻坯锻件体积的(1～1.05)倍；若L1＜B1，则锻饼最大直径为(0.6～0.8)L1，若L1≥B1，则锻饼最大直径为(0.6～0.8)B1；
[0015]四、制坯模锻：
[0016]将锻饼及下模分别加热并润滑，然后将锻饼放入下模中，锻饼侧表面与下模定位凸台接触进行定位，上模压下至完全合模后，抬起上模并取出，得到锻坯锻件；
[0017]五、修形：
[0018]将锻坯锻件U形缺口处的连皮、导流槽处流出的多余金属以及沿轮廓分布的纵向毛刺切除，得到带有U形缺口的盘饼状锻坯。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术针对带有U形缺口的盘饼状锻坯低成本制造问题，设计了半闭式连皮模锻制坯方法。通过在U形缺口处设置连皮的方式，使得制坯下模具有了足够大的型腔空间，能够直接将圆饼料放入下模，只需先进行一步镦粗而无需进行弯曲，节省了弯曲模具成本；通过控制U形缺口处连皮厚度，保证能够良好成形的同时减少腹板处额外增加的材料体积，制坯材料利用率达到90％以上；通过在下模侧壁处设置圆弧形定位凸台，使得锻饼能够准确在下模定位，而将锻饼定位在U形缺口开口端的模具侧壁处能够使得最难充填的U形边角处优先充填，提高成形质量；锻坯锻件在与U形缺口开口相反方向的边缘位置距离锻饼最远，是最后成形的位置，在此处开设使金属自由流动的导流槽，能够显著降低成形末期的载荷，提高模具寿命；在导流槽处开设钳口，在成形后可以直接从钳口处夹出锻坯锻件，无需使用顶出装置，降低模具成本。
[0021]本专利技术用于一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法。
附图说明
[0022]图1为实施例一步骤一所述的带有U形缺口的盘饼状锻坯的俯视图；
[0023]图2为实施例一步骤一所述的带有U形缺口的盘饼状锻坯的立体图，12为第一等厚部分，13为连接部分，14为第二等厚部分；
[0024]图3为实施例一步骤一所述的锻坯锻件的俯视图，11为连皮；
[0025]图4为实施例一步骤一所述的锻坯锻件的立体图；
[0026]图5为实施例一步骤二所述的下模的立体图，21为定位凸台，22为导流槽，23为钳口；
[0027]图6为实施例一步骤二所述的下模的俯视图；
[0028]图7为实施例一步骤四下模和锻坯锻件的位置关系示意图，1为锻坯锻件，2为下模，23为钳口；
[0029]图8为图7虚线框内局部放大图，1为锻坯锻件，2为下模；
[0030]图9为实施例一步骤二所述的上模的立体图；
[0031]图10为实施例一步骤二所述的上模背面的俯视图；
[0032]图11为对比例一步骤二所述的下模的立体图；
[0033]图12为实施例一锻坯锻件成形有限元模拟结果和载荷变化曲线，(a)为圆棒料，(b)为镦粗后的锻饼，(c)为锻饼在制坯下模的定位，(d)为成形后的锻坯锻件，(e)为步骤四模锻成形载荷变化曲线；
[0034]图13为对比例一中锻坯锻件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半闭式模锻制备带有U形缺口的盘饼状锻坯的方法，其特征在于它是按照以下步骤进行：一、锻坯锻件设计：根据带有U形缺口的盘饼状锻坯设计锻坯锻件；所述的带有U形缺口的盘饼状锻坯从锻坯远离U形缺口底部的一侧到U形缺口顶部与锻坯轮廓相交处，依次分为第一等厚部分、连接部分及第二等厚部分，连接部分的厚度由第一等厚部分厚度线性变化至第二等厚部分厚度，且第二等厚部分厚度为锻坯最大厚度；设沿U形缺口开口方向上锻坯的最大尺寸为L1，设锻坯最大厚度为T1，T1:L1＝(0.1～0.3):1；设沿U形缺口宽度方向上锻坯的最大尺寸为B1，L1:B1＝(0.8～1.25):1；设U形缺口开口方向的长度为L
U
，L
U
:L1＜0.7:1；设U形缺口宽度为B
U
，B
U
:B1＜0.5:1；所述的锻坯锻件具体是在带有U形缺口的盘饼状锻坯的U形缺口底部设置连皮，且锻坯锻件侧壁表面设置拔模斜度3
°
～7
°
，连皮与锻坯锻件侧表面连接处设置变半径圆角，圆角半径在U形缺口对称面处最大，圆角半径在U形缺口直边处最小，设连皮厚度为T
11
，T
11
:T1＝(0.15～0.3):1，设最大圆角半径为(R
11
)
max
，设最小圆角半径为(R
11
)
min
，(R
11
)
max
:(R
11
)
min
＝(2～4):1；二、制坯模具设计：制坯模具包括上模和下模，且上模和下模均为左右对称结构；所述的上模为闭式结构；所述的下模为半闭式结构，在下模与锻坯U形缺口正对的型腔侧壁处设置定位凸台；所述的定位凸台为端面设置内凹圆弧的矩形凸块；设定位凸台的宽度为B
21
，B
21
＝(0.5～1)B
U
；设内凹圆弧的半径为R
21
，R
21
＝(0.25～0.35)B1；在与定位凸台相对的下模型腔侧壁设置导流槽，设导流槽宽度为B
22
，B
22
＝(0.5～0.8)B1；三、棒料镦粗：采用圆棒料进...
【专利技术属性】
技术研发人员：宗影影，王琪伟，万升祥，邵斌，单德彬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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