[发明专利]一种叶片制坯用模具

说明书

一种叶片制坯用模具，该模具包括顶杆、顶杆导套、垫块、镶块、阴模及冲头，所述阴模下端通过垫块与顶杆导套连接，阴模中心孔下端安装有镶块，阴模中心孔内安装有冲头，所述镶块与垫块连通的孔内放有由热态挤杆件毛坯挤压成型的挤杆件，且挤杆件的锥面与镶块的挤压端配合，所述顶杆导套中心孔内安装有顶杆。本发明的预锻、终锻的成形方法与精锻技术相比，不仅节约了大型的精锻设备、精密工装和繁杂控制技术，而且无需化铣，避免了环境污染。叶片叶身金属流线方向合理，提高了叶片的力学性能和使用性能。

技术领域

本发明属于叶片用模具技术领域，具体涉及一种叶片制坯用模具。

背景技术

压气机叶片的特点是叶身型面薄、前后缘厚度小、材料的合金化程度高，加之叶片配套加工的后续工序是冷辊轧工艺，对锻件的加工余量、尺寸精度和表面质量要求均很高，这些因素都增大了叶片锻造成形的难度，所以叶片锻造成形需采用新工艺才能满足叶片成形的需要。根据所掌握的资料，国外在某发动机上已应用了精密冷辊轧的高压压气机叶片，但其毛料成形方式我们无从知晓，而且整个工艺路线属机密技术。在本项目之前，国内对该项技术没有突破。由于带榫头叶片的结构、辊轧工艺和高温合金的特点，存在叶片榫头、过渡区和叶身型面三部分组织均匀性和晶粒粗大的控制关键技术，该技术在国外也未突破。突破关键技术，实现叶片制造技术的自主创新，摆脱受制于人的局面。

以前的压气机叶片采用顶锻制坯，由于榫头和叶身截面相差大，需多次聚积成形，使杆部多次空烧，造成组织粗大，影响叶片锻件的性能。另外如果出现顶锻工步计算的不合理，会造成头部出现折叠，需打磨排除，增加了辅助工序的工作量，降低了生产效率。

发明内容

为实现叶片单面余量0.5mm±0.2mm的精锻工艺过程的目的，本发明提供一种设计合理、周期短、合格率高的叶片制坯用模具，该模具包括顶杆、顶杆导套、垫块、镶块、阴模及冲头，所述阴模下端通过垫块与顶杆导套连接，阴模中心孔下端安装有镶块，阴模中心孔内安装有冲头，所述镶块与垫块连通的孔内安装有由热态挤杆件毛坯挤压成型的挤杆件，且挤杆件的锥面与镶块的挤压端配合，所述顶杆导套中心孔内安装有顶杆。

所述镶块采用W18Cr4V材料制成，且硬度HRC58-62，所述镶块的高度h大于等于30mm，如果高度h太小，镶块与阴模的紧配合面太小，容易在挤杆件顶出时连镶块一起顶出，使阴模内腔的配合面刮伤报废；所述镶块的挤压孔由上挤压段、直孔段h₁及下挤压段首尾相连组成，且上挤压段与直孔段通过转接圆角R₁连接，R₁取值为8-10mm，所述上挤压段及下挤压段均为喇叭形孔，所述上挤压段的喇叭孔的锥度α为60-90°；当热态挤杆毛坯为细料时，α取小值为60°，热态挤杆毛坯为粗料时，α取大值为90°；所述上挤压段的最大直径处D₁＝D₀-0.3mm；所述镶块的直孔段高度h₁为2-3mm，直孔段高度h₁过小，直孔段易受损；直孔段高度h₁过大，热态挤杆毛坯的杆部易拉伤，而且顶料时，阻力较大，喇叭口转接R₁要大，以减小金属流动阻力；所述镶块的直孔段的直径d₀等于热态挤杆毛坯头部直径热态尺寸的中下限，中下限取值为0～-0.5mm，所述直孔段到镶块底端面的距离h₂等于镶块外径D₀的1/3，且大于等于5mm；所述镶块下挤压段底段设置有转接圆角R₂，镶块底面的转接R₂半径不宜太大，要保证镶块底面有足够的受力面积；镶块底端外表面设置有倒角。