燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)接段外套成形工藝研究

張佳音 李玲慧 趙 睿（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

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燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)接段外套成形工藝研究

張佳音 李玲慧 趙 睿
（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

摘 要：本文論述了轉(zhuǎn)接段外套的脹形工藝的確認(rèn)過(guò)程及試制過(guò)程，分析了以往其它轉(zhuǎn)接段外套的收口成形所產(chǎn)生的問(wèn)題原因。確定合理的工藝方案、脹形參數(shù)；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的模具并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整模具尺寸，加工合格的產(chǎn)品，為類似零件的生產(chǎn)提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：脹形；延展率；模具；回彈

1　問(wèn)題的提出

公司交付的6種轉(zhuǎn)接段襯套與本文所選用的轉(zhuǎn)接段外套形狀和尺寸類似，裝配于燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒。其外形、加工過(guò)程看似并未有難點(diǎn)，但是在實(shí)際的加工工程中由于其所采用的鈑焊件材料與加工精度要求在以往的加工過(guò)程中應(yīng)用的較少，從而導(dǎo)致在加工過(guò)程中未能針對(duì)性的采取合理的加工工藝來(lái)對(duì)其進(jìn)行加工，導(dǎo)致加工質(zhì)量、效率等都大打折扣。該零件成形后需要在小端采用車削加工并需要在零部件小端處于不規(guī)則外形的情況下保證壁厚大于3.81，由于零件的不規(guī)則對(duì)加工帶來(lái)了較大的困難，只是壁厚超差和劃痕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，尤其是在R4.81根部，壁厚超差現(xiàn)象尤為突出。

2　研究對(duì)象和研究目的

選用我廠承制的法國(guó)EPE公司新型別轉(zhuǎn)接段外套為研究對(duì)象，嘗試使用脹形工藝來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工，以應(yīng)對(duì)上述加工難題。如果能夠順利使用脹形工藝來(lái)對(duì)工件進(jìn)行加工則不但能夠提高加工效率而且能夠解決原先工藝所帶來(lái)的工件表面劃傷和和夾模問(wèn)題。

3　成形工藝方案的制定

3.1收口工藝技術(shù)分析

收口是利用模具將圓形筒件或管件由原先的直徑縮小到所需要直徑的一種成形方法，加工過(guò)程中使用較多的是整體凹模收口、分瓣凹模收口和旋壓收口等幾種加工方式，通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行分析本次采用整體凹模收口工藝來(lái)完成工件的成形加工。在對(duì)圓筒坯料進(jìn)行沖壓收口加工的過(guò)程中，待加工工件在外力作用在模具的作用下使得工件的端口部分受力而使得材料受力變形，工件在收到模具切向應(yīng)力的作用下將會(huì)產(chǎn)生切向壓縮變形，從而使得工件的材料在變形的過(guò)程中產(chǎn)生了高度和厚度方向的伸長(zhǎng)應(yīng)變，故工件的沖壓收口加工主要是利用工件直徑的縮小而導(dǎo)致的高度和厚度方面的變化。同時(shí)在沖壓收口加工的過(guò)程中工件端口直徑的縮小幅度不應(yīng)過(guò)大，避免在變形的過(guò)程中因所受切應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致工件表面產(chǎn)生痕跡，同時(shí)過(guò)大的收縮量也會(huì)影響到非變形區(qū)，使之失穩(wěn)定而產(chǎn)生完全變形，因此，在沖壓收口加工的過(guò)程中需要對(duì)上述問(wèn)題引起足夠的重視。

3.2沖壓收口加工過(guò)程中在工件表面產(chǎn)生豎壁劃傷和不垂直的原因分析

在沖壓收口加工過(guò)程中，收口模為外部帶支撐、內(nèi)部自由式結(jié)構(gòu)，工件在加工時(shí)會(huì)由于凹模R推壓所產(chǎn)生的內(nèi)傾彎矩，使得工件與凹模側(cè)壁無(wú)法緊密的貼合，從而使得沖壓收口加工后工件的外壁與工件的中心線的平行度出現(xiàn)一定的偏差。所以，需要添加一步校形工序，此道工序的特點(diǎn)是需要在收口模的基礎(chǔ)上在下模增加了一個(gè)型芯，主要是為了使得工件與模型的貼口緊密。在加入校形工序后會(huì)使得工件的與模具之間的摩擦幾率大幅增加，從而使得零件的變形區(qū)劃傷現(xiàn)象較為嚴(yán)重，并對(duì)模具的圓角R造成一定的磨損，從而對(duì)后續(xù)的沖壓校形產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。同時(shí)，在零件的加工過(guò)程中，零件的斜壁的變形回彈也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。

3.3轉(zhuǎn)接段外套成形工藝改進(jìn)的可行性

沖壓成形工藝可根據(jù)工件的變形特點(diǎn)分為：壓縮、拉伸和拉壓成形等幾種成形方式。上述所說(shuō)的沖壓收口加工屬于壓縮成形中的一種。脹形屬于拉伸成形中的一種，其同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)工件的變形成形，因此，在傳統(tǒng)加工工藝的基礎(chǔ)上選用不同的成形加工，并利用其特點(diǎn)來(lái)改善工件在加工過(guò)程中變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而提高工件變形加工的質(zhì)量與效率。脹形是沖壓成形的基本工序，在脹形加工時(shí)，工件的塑性變形被限制在變形區(qū)范圍內(nèi)，外部的材料不會(huì)在加工過(guò)程中向變形區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)，其中變形區(qū)外的材料的受力為兩向或單向拉應(yīng)力受力，在材料的徑向方向受到的是收縮力的作用，從而使得整個(gè)工件在脹形加工中處于拉伸變形的狀態(tài)。采用脹形加工的零件能夠有效的避免沖壓變形所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，從而使得工件的加工質(zhì)量大幅提升。相較于沖壓收口加工，脹形加工避免了工件與模具之間的摩擦消除了沖壓收口加工中所帶來(lái)的劃痕，同時(shí)有效減少了回彈所帶來(lái)的問(wèn)題，從而使得加工工序更為簡(jiǎn)單。

3.4脹形工藝方案的確定過(guò)程

此零件所選用的材料為Hastelloy-X板料，冷軋，固溶后去氧化皮。其具有較高的高溫抗氧化能力，且具有較好的成型與高溫持久性能，在脹形加工的過(guò)程中，此零件小端內(nèi)徑為φ423.2mm，大端內(nèi)徑為φ441.2mm，初步確定脹形用毛料形狀為內(nèi)徑為φ421mm的空心柱狀。加工時(shí)不論材料處于何種應(yīng)變狀態(tài)，材料的破壞形式均為開裂，為提高加工后的零件表面質(zhì)量以及脹形收縮時(shí)在軸向的10mm的修邊量。因此，毛料寬度為150mm，板料的下料為長(zhǎng)1340mm，寬140mm的長(zhǎng)方形。

4　沖壓參數(shù)及脹形過(guò)程

工件的脹形加工可以在多種壓力機(jī)械上進(jìn)行，可以采用剛模脹形、固體軟模脹形、液壓脹形、氣脹成形與高能脹形等多種脹形方法。本廠選用的是鋼模液壓機(jī)脹形零件。在進(jìn)行脹形加工時(shí)，首先使用設(shè)備頂桿將脫料板頂起至脹瓣向內(nèi)收縮至最小；而后將Φ421的筒狀坯料套裝在脹瓣外周，其端面置于脫料板上；上模下行，上模板推壓脹瓣，在中心錐的作用下，筒裝坯料的直徑被脹瓣逐漸脹大，直至貼模于凹模內(nèi)型面；在進(jìn)行加工模具的設(shè)計(jì)和制造時(shí)要注意確保加工精度以及凹模、脫料板、限位塊能夠?qū)崿F(xiàn)良好的貼合。從而在加工中，將壓力直接傳遞到下模板。完成加工后轉(zhuǎn)動(dòng)工件，使接縫位置處于脹瓣實(shí)體部位，再進(jìn)行一次脹形沖程，取出零件完成沖壓。

5　研制結(jié)果

脹形后加工相較于以往的工藝在效率與加工質(zhì)量上都有著較大的提高。脹形加工解決了由于零件小端不直造成的后續(xù)車加工壁厚超差問(wèn)題，有效地避免了零件的拉傷和夾模現(xiàn)象。參考此零件的成功經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)所有批產(chǎn)的轉(zhuǎn)接段外套都進(jìn)行了改進(jìn)，用脹形工藝替代了收口工藝，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì).《鍛壓手冊(cè)》第2 卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]俞寶羅.合金鋼與高溫合金[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

中圖分類號(hào)：TH162

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