锻件粗加工结构设计方法、盘轴一体锻件及篦齿盘锻件技术

本发明专利技术提供一种锻件粗加工结构设计方法、盘轴一体锻件及篦齿盘锻件，所述锻件用于加工制成航空航天设备的部件，锻件粗加工结构设计方法包括S1、识别锻件上存在超声检测盲区的台阶结构；S2、将所述台阶结构划分成第一台阶面和第二台阶面；S3、将所述第一台阶面和所述第二台阶面的连接处设计成圆角，所述圆角能够减少所述超声检测盲区。从而能够减少锻件台阶结构中的超声检测盲区，并且圆角表面可保证超声入射方向尽量与流线垂直，提高缺陷检出率；同时该设计方法能够减小锻件余量，提高材料利用率、降低成本；另外，本设计方法采用更接近零件净尺寸的锻造工艺有助于材料充分变形、提高热处理淬透性，从而能够提高锻件性能。从而能够提高锻件性能。从而能够提高锻件性能。

【技术实现步骤摘要】
锻件粗加工结构设计方法、盘轴一体锻件及篦齿盘锻件


[0001]本专利技术涉及锻造
，特别涉及一种锻件粗加工结构设计方法、盘轴一体锻件及篦齿盘锻件。

技术介绍

[0002]金属材料锻件大量应用于航空航天、汽车等制造业领域，以满足不同温度、强度等使用工况要求。航空发动机盘轴等转动件，由于服役环境恶劣、寿命可靠性要求非常高，在零件加工前，需对锻件进行超声检测，以排除缺陷、监控质量。
[0003]目前航空发动机常见的盘、轴锻件，通常都带有台阶结构或外钝角斜坡结构。而对于目前使用的纵波反射法超声检测而言，会受到脉冲宽度、探头设备、表面状态、台阶侧壁、尺寸形状等多种因素的影响，因此，台阶结构由于侧壁效应而存在一定宽度的超声检测盲区，若将台阶结构改为斜坡结构，外钝角区域还会存在三角超声检测盲区。这些结构盲区若从其他入射面补充检测，也有可能与锻件流线垂直度不够，而导致检出率不高。若无法通过其他方法进行有效的补充检测，则存在一定的质量风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术的锻件超声检测盲区多的缺陷，提供一种锻件粗加工结构设计方法、盘轴一体锻件及篦齿盘锻件。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]一种锻件粗加工结构设计方法，所述锻件用于加工制成航空航天设备的部件，锻件粗加工结构设计方法包括：
[0007]S1、识别锻件上存在超声检测盲区的台阶结构；
[0008]S2、将所述台阶结构划分成第一台阶面和第二台阶面；
[0009]S3、将所述第一台阶面和所述第二台阶面的连接处设计成圆角，所述圆角能够减少所述超声检测盲区。
[0010]在本方案中，将锻件典型台阶结构设计为沿锻造流线过渡的圆角结构，从而能够减少锻件台阶结构中的超声检测盲区，并且圆角表面可保证超声入射方向尽量与流线垂直，提高缺陷检出率；同时该设计方法能够减小锻件余量，提高材料利用率、降低成本；另外，本设计方法采用更接近零件净尺寸的锻造工艺有助于材料充分变形、提高热处理淬透性，从而能够提高锻件性能。
[0011]优选地，所述圆角与所述第一台阶面和所述第二台阶面相切。
[0012]在本方案中，采用与两台阶面相切的圆角从而能够保证圆角入射检测不受其他结构影响，进而能够减少锻件台阶结构中的超声检测盲区。
[0013]优选地，在S3中，还包括确定所述圆角的最小半径和圆心位置的步骤，确定所述圆角的最小半径和圆心位置的步骤包括：
[0014]S31、以所述第一台阶面的延伸方向作为X轴，以所述第二台阶面的延伸方向作为Y
轴，以所述第一台阶面和所述第二台阶面的交点为原点O；
[0015]S32、将所述圆角的结构轮廓向XOY象限的方向移动距离t后，得到外轮廓；
[0016]S33、将所述外轮廓上距离原点O最远的点设为P点，所述P点坐标为(a，b)；
[0017]S34、若所述P点不在XOY象限内，则所述最小半径应大于0；若所述P点在XOY象限内，则所述最小半径
[0018]S35、若所述P点不在XOY象限内，则所述圆角所在的相切圆不通过P点；若P点在XOY象限内，则所述圆角所在的相切圆通过P点，且所述圆心坐标为Q(r，r)。
[0019]在本方案中，按照先建立坐标系，再确定圆角半径、再确定圆的位置的方式能够快捷得到圆角的结构形状。
[0020]优选地，所述距离t的值大于所述超声检测盲区所设定的检测余量。
[0021]在本方案中，t的值大于超声检测盲区所设定的检测余量能够保证锻件的圆角能够在超声检测后，经去料加工后制成其所需要的具体结构。
[0022]优选地，超声检测深度h与所述最小半径r的数量关系为r≥h/2。
[0023]在本方案中，r越大，则对应的超声检测深度(h)越深，因当r≥h/2时，能够保证超声检测的深度，从而能够提高缺陷检出率。
[0024]优选地，若垂直于所述第一台阶面和所述第二台阶面的两个入射方向存在遮挡；则在S35后还包括：
[0025]S351、确定阻挡点C；
[0026]S352、确定所述圆角和X轴的相切点A(r，0)，确定所述相切圆和Y轴的相切点B(0，r)；
[0027]S353、将所述阻挡点C向阻挡程度更大的方向平移一个距离s，到达D点，连接D点和A点得到DA线，DA线与XOY象限的角度平分线OQ的交点N即为不相切圆角的圆心，所述不相切圆角的半径为NA的长度；
[0028]和/或，
[0029]连接D点和B点得到DB线，DB线与XOY象限的角度平分线OQ的交点N`即为所述不相切圆角的圆心，所述不相切圆角的半径为N`B的长度。
[0030]在本方案中，当垂直于所述第一台阶面和所述第二台阶面的两个入射方向存在遮挡时，采用上述方法能够快捷确定不相切圆的半径和位置，从而得到在存在遮挡的情况下圆角的具体结构形状。
[0031]优选地，所述不相切圆角与与所述第一台阶面和所述第二台阶面不相切。
[0032]在本方案中，在存在遮挡的情况下，采用与两台阶面不相切的圆角从而能够保证圆角入射检测不受其他结构影响，进而能够减少锻件台阶结构中的超声检测盲区。
[0033]一种盘轴一体锻件，所述盘轴一体锻件采用上述的锻件粗加工结构设计方法设计加工而成。
[0034]优选地，所述盘轴一体锻件用于加工制成航空航天设备的盘轴，所述盘轴及所述盘轴一体锻件均具有相互垂直的所述第一台阶面和所述第二台阶面，所述第一台阶面和所述第二台阶面的连接处形成有拐角部，所述盘轴一体锻件的所述拐角部为所述圆角，所述盘轴的拐角部由所述圆角去材加工形成。
[0035]在本方案中，采用上述的锻件粗加工结构设计方法设计加工而成的盘轴一体锻件
及盘轴，台阶结构中采用圆角的设计能够减少其台阶结构中的超声检测盲区，提高材料利用率、降低成本，提高盘轴一体锻件的性能。
[0036]一种篦齿盘锻件，所述篦齿盘锻件采用上述的锻件粗加工结构设计方法设计加工而成。
[0037]优选地，所述篦齿盘锻件用于加工制成航空航天设备的篦齿盘，所述篦齿盘及所述篦齿盘锻件均具有相互垂直的所述第一台阶面和所述第二台阶面，所述第一台阶面和所述第二台阶面的连接处形成有拐角部，所述篦齿盘锻件的所述拐角部为所述圆角，所述篦齿盘的拐角部由所述圆角去材加工形成。
[0038]优选地，所述篦齿盘锻件还包括遮挡部，所述遮挡部在垂直于所述第一台阶面入射方向形成遮挡；和/或，所述遮挡部在垂直于所述第二台阶面的入射方向形成遮挡。
[0039]在本方案中，采用上述的锻件粗加工结构设计方法设计加工而成的篦齿盘锻件及篦齿盘，圆角结构的设计能够减少其台阶结构中的超声检测盲区，提高材料利用率、降低成本，提高篦齿盘锻件的性能。
[0040]本专利技术的积极进步效果在于：将锻件典型台阶结构设计为沿锻造流线过渡的圆角结构，从而能够减少锻件台阶结构中的超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，所述锻件用于加工制成航空航天设备的部件，其包括：S1、识别锻件上存在超声检测盲区的台阶结构；S2、将所述台阶结构划分成第一台阶面和第二台阶面；S3、将所述第一台阶面和所述第二台阶面的连接处设计成圆角，所述圆角能够减少所述超声检测盲区。2.如权利要求1所述的锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，所述圆角与所述第一台阶面和所述第二台阶面相切。3.如权利要求1所述的锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，在S3中，还包括确定所述圆角的最小半径和圆心位置的步骤，确定所述圆角的最小半径和圆心位置的步骤包括：S31、以所述第一台阶面的延伸方向作为X轴，以所述第二台阶面的延伸方向作为Y轴，以所述第一台阶面和所述第二台阶面的交点为原点O；S32、将所述圆角的结构轮廓向XOY象限的方向移动距离t后，得到外轮廓；S33、将所述外轮廓上距离原点O最远的点设为P点，所述P点坐标为(a，b)；S34、若所述P点不在XOY象限内，则所述最小半径应大于0；若所述P点在XOY象限内，则所述最小半径S35、若所述P点不在XOY象限内，则所述圆角所在的相切圆不通过P点；若P点在XOY象限内，则所述圆角所在的相切圆通过P点，且所述圆心坐标为Q(r，r)
。
4.如权利要求3所述的锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，所述距离t的值大于所述超声检测盲区所设定的检测余量。5.如权利要求3所述的锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，超声检测深度h与所述最小半径r的数量关系为r≥h/2。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的锻件粗加工结构设计方法，其特征在于，若垂直于所述第一台阶面和所述第二台阶面的两个入射方向存在遮挡；则在S35后还包括：S351、确定阻挡点C；S352、确定所述圆角和X轴的相切点A(r，0)，确定所述相切圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：史枭颖，谭博，洪天然，陈琛，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：