[发明专利]一种适用于深抛物面成形件消除不对称压边力的拉伸方法

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机领域，特别提供一种适用于航空发动机后锥段深抛物面成形件消除不对称压边力的拉伸方法。

背景技术

某航空发动机后锥段为深抛物线面薄壁板材拉伸成形件，开口直径φ262mm，深125mm，材料为GH536，零件壁厚0.8mm，成形后零件型面轮廓度要求为0.3mm，如图1所示。

由于零件材料为镍基高温合金GH536，材料室温延伸率35％，塑性成形性能一般，而材料的料厚比t/D较小，仅为0.0019，远小于抛物面件的极限料厚比0.003，而深径比较大，h/d＝0.48，已达到一次拉伸成形的极限值。按工艺计算，此零件需采用多次拉伸的方法成形，而多次拉伸的零件型面不光滑，无法保证型面轮廓度0.3mm的要求。如采用一次拉伸成形，已超出材料成形极限，在拉伸过程中如压边力取较小值，制件极易因为周向压应力过大刚性不足而在压边和曲面部分产生褶皱，压边产生褶皱后材料不能顺利通过凸凹模间隙，加大了曲面部分受到的拉应力，当拉应力超过材料抗拉强度时，就会产生拉裂；如加大拉伸过程中的压边力，会直接导致材料强度不足而拉裂。

为解决此技术关键，发明了一种将拉伸过程区分为不同阶段，根据不同拉伸阶段制件的成形特点采用改变制件位置及不同拉伸参数的操作方法和配套的模具结构，通过该成形方法和改进结构的模具的应用解决了零件成形褶皱和拉裂的问题，顺利完成了某航空发动机后锥段的一次拉伸加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于航空发动机后锥段深抛物面成形件消除不对称压边力的拉伸方法，该方法解决了在普通液压机拉伸深抛物线面薄壁板材成形件不同阶段压边力需求不同的技术问题，提高了拉伸件的型面质量，同时消除拉裂和褶皱缺陷。

本发明技术方案如下：

一种适用于深抛物面成形件消除不对称压边力的拉伸方法，其特征在于，拉伸工艺过程如下：

(1)设计具有压边力及精确导向的拉伸模具；

(2)计算毛坯尺寸及拉伸参数，初步确定拉伸成形操作方案：按表面积相等原则确定毛坯展料尺寸，计算确定初使压边力，将拉伸过程划分为不同阶段，确定各阶段的拉伸参数；

(3)拉伸过程中，准确定位毛料，调整顶出杆高度一致，按计算结果设定初使压边力拉伸，每拉伸到一个阶段时，调整压边力设置，旋转坯料在模具上的角向位置，增大压边力消除褶皱后再进行后续拉伸成形。

作为优选的技术方案：

步骤(1)中，所述模具由下模板、上模板、凹模、凸模、托料板、减震器、顶出器、导柱、螺钉、定位销、起重螺钉和盖板组成，其中：

上模板通过螺钉、定位销与凹模连接，下模板通过螺钉、定位销与凸模连接，使用时，将凹模置于凸模上，下模板、凹模和凸模之间设有托料板；盖板设置在上模板上，盖板上设有减震器和顶出器，用于拉伸结束后零件的脱模；上模板上还设有起重螺钉，下模板上设有导柱。

所述托料板和凹模上设置拉延筋，以增大压边力，防止起皱。

所述导柱在面向操作者一侧刻有均匀标线，便于操作者在拉伸过程中的不同阶段控制压边力。

步骤(2)中，按公式F_初压＝π/4(D²-d²)p计算确定初使压边力，其中D为毛坯初始直径(mm)，d为毛坯最大开口直径(mm)，p为法兰单位面积上的压力(MPa，按8～10MPa选取)。

步骤(2)中，根据拉伸高度将拉伸过程划分为初始拉伸阶段、中间拉伸阶段、最终成形阶段，然后确定各阶段的压边力：

初始拉伸阶段为零件高度的1/5，压边力按初始压边力选取，即F_压＝F_初压；

中间拉伸阶段为零件高度的1/5～4/5，压边力为初始压边力的0.75～0.85倍，即F_压＝0.75～0.85F_初压；优选压边力为初始压边力的0.8倍，即F_压＝0.8F_初压；

最终成形阶段为零件高度的4/5～1，压边力为初始压边力的1.15～1.25倍，即F_压＝1.15～1.25F_初压，优选压边力为初始压边力的1.2倍，即F_压＝1.2F_初压。

本发明所述适用于深抛物面成形件消除不对称压边力的拉伸方法，其特征在于：所述成形件为航空发动机后锥段深抛物线面薄壁板材成形件，由镍基高温合金GH536制成。