空心支板的成形模具設計

摘 要：通過對航空發動機機匣的空心支板零件結構分析，合理設計了零件的成形方案和模具結構，通過生產驗證，模具成形效果較好。

關鍵詞：空心支板;成形;模具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.052

1 前言

航空發動機的內涵機匣和外涵機匣之間，通常使用空心支板進行聯接，空心支板的內腔通常是用于安裝管路、線纜的通道。為了對機匣內的氣流起改變流速流向的作用，空心支板的形狀通常是復雜曲面的鈑金零件，成形比較困難。

2 零件分析

某航空發動機機匣的空心支板結構見圖1，該空心支板是聯接內涵機匣和外涵機匣的支撐承力件，同時其氣動外形對機匣內的氣流起改變流速流向的作用，因此形狀較為復雜，其凸緣部位與外涵機匣進行焊接。

空心支板的材料為高溫合金板GH3044，材料厚度1.5mm，零件只允許在圖示位置有1條焊縫，焊縫等級Ⅱ級，零件最終需固溶熱處理。可以看出其空心內腔形狀并不是朝固定的一個方向，尾部區域有反翹。從材料看，高溫合金的抗拉強度685MPa、彈性模量203GPa，成形時回彈大。

3 成形方案及主要模具結構

3.1 成形方案

零件采用板材成形，由于形狀較為復雜，除最初的預彎曲可以采用折彎機或壓床外，其余均需要采用手工進行成形。

零件加工成形的方案為：①下料→②預彎成V形→③按圖2進行成形（用圖3成型模）→④去焊接邊余量→⑤焊接→⑥探傷→⑦翻邊凸緣部位（用圖4翻邊模）、補焊凸緣缺口、打磨焊縫→⑧固溶處理→⑨校正→⑩線切割去除余量。

3.2 主要模具結構

零件預彎的模具較為簡單，可直接用折彎機多次壓彎，不進行細述。

圖3的成形模具采用鉸鏈式外模夾板+芯胎結構。外模分為兩半，用鉸鏈軸裝配后，兩半外模可以沿鉸鏈軸轉動。其中外模夾板將芯胎尾尖部露出，是因為成形時將有多余材料需要手工去除，如不露出尾尖部，模具夾緊時材料將無處可去而發生干涉，并且尾尖部需要手工敲修成形。同時敲修成形后就在成形模夾緊的狀態進行零件焊接。

由于零件空心內腔形狀并不是朝固定的一個方向，尾部區域有反翹，所以芯胎不能采用整體結構，否則零件成形后，無法將芯胎取出。因此，將芯胎設計為兩段結構，通過UG軟件脫模分析工具找出分模位置，將芯胎分為上芯胎和下芯胎，上芯胎和下芯胎用可拆定位銷和螺釘固定，零件成形好后拆下定位銷和螺釘，分別從零件的兩端進行脫模。

翻邊模由兩半外模和芯胎組成，結構見圖4，其中芯胎部分只取上面的一部分。

由于零件材料為高溫合金，材料強度高、彈性模量較大，因此模具全部采用較硬的模具材料T8A制造，熱處理硬度HRC56～60。模具經生產驗證，設計合理，操作方便。

4 小結

成形模將芯胎尾尖部露出，合理地避免了材料無處可去的問題，利于尾尖部敲修成形，并可在成形模夾緊狀態進行零件焊接。根據空心支板的結構，采用了分體式的芯胎，解決了脫模問題。空心支板模具經過生產驗證，使用效果較好。

參考文獻：

[1]關紅，崔樹森，汪大成.材料科學與工藝[J].2013（04）.

[2]陳炎嗣.沖壓模具實用結構圖冊[M].機械工業出版社，2016.

作者簡介：童春橋（1973-），男，云南鶴慶人，本科，副主任工藝師，高級工程師，研究方向：沖壓及焊接。