高溫合金薄壁環形封閉凹槽的成形方法及裝置

夏敏 杜松

摘要：本文發明一種成形方法并設計相關夾具來解決零件環形凹槽兩側部位成形后無法從夾具中取出的問題，同時設計一種滾輪裝置，并針對本產品結構特點創造一種用車床旋壓成形的加工的方法使滾輪裝置與夾具配合使用來成形環形凹槽，使零件尺寸精度和平面度達到使用需求。

關鍵詞：高溫合金;環形封閉凹槽;成形;裝置

中圖分類號：TG249.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0101-03

0? 引言

航空發動機因其高溫特殊的工作環境，對其零件所用材料要求很高以保證長時間工作的可靠性。目前高溫合金是航空發動機及燃氣輪機等主流材料，具有強度高、熱穩定性好、但加工硬化顯著、冷成形困難等特點。且由于航空發動機結構需要，其薄壁鈑金件的復雜程度越來越高，傳統的成形方法已不能滿足其需要。因此，在原有成形方法的基礎上，已發展至多樣化。

薄壁環形封閉高溫合金零件厚度0.5mm，產品結構為環形封閉的回形凹槽，形狀復雜且成形空間較小，因此加工需要較高的成形力，局部特征采用傳統鋼模的成形方法成形困難，產品材料為高溫合金具有較高的強度，傳統剛性模具在滿足零件成形壓力的情況下，因為產品形狀的特殊性也無法將夾具從零件中取出，難以滿足設計要求。

1? 產品結構及材料特點（圖1）

材料：GH1035;厚度0.5mm。

2? 成形方法及裝置

2.1 要解決的技術問題

發明一種夾具來解決零件環形凹槽兩側部位成形后無法從夾具中取出的問題，同時發明一種滾輪裝置，并針對本產品結構特點創造一種用車床旋壓成形的加工的方法使滾輪裝置與夾具配合使用來成形環形凹槽，使零件尺寸精度和平面度達到使用需求。

2.2 成形技術方案

2.2.1 外側旋壓夾具旋壓封閉環形凹槽外側

如圖2，該夾具主要由六部分組成。

成形撐塊（如圖3所示）設計為多個（1，2，3…）無間隙貼合的活動塊，解決成形封閉凹槽后整體撐塊無法從凹槽中取出的問題;臺階處外輪廓用于成形外側環形凹槽，且成形位置設計為錐面（角度α°）來抵消凹槽成形后的彈性回彈;內輪廓設計為錐形，與斜塊錐度配合。

斜塊固定在底板上，外部輪廓為錐圓結構，與成形撐塊內輪廓錐度配合，實現活動成形撐塊可以左右移動，方便封閉凹槽被成形后多個撐塊可以從凹槽中逐一取出。

擋塊對成形撐塊移動進行限位，保證封閉凹槽的外徑尺寸。

壓環將產品壓緊。

外側旋壓夾具通過底板及定位襯套安裝在車床法蘭盤上，與旋壓滾輪裝置配合使用成形圖1所示外環形封閉凹槽。

2.2.2 內側旋壓夾具旋壓封閉環形凹槽內側

如圖3，該夾具主要由七部分組成。

成形撐塊設計為多個（1，2，，3…）無間隙貼合的活動塊，解決成形封閉凹槽后整體撐塊無法從凹槽中取出的問題;內側臺階處輪廓用于成形內側環形凹槽，成形位置設計為錐面（角度α°）來抵消凹槽成形后的彈性回彈，臺階外輪廓讓開外側封閉凹槽;外輪廓設計為錐形，與斜塊錐度配合。

斜塊，內部輪廓為錐圓結構，與成形撐塊外輪廓錐度配合，實現活動成形撐塊可左右移動，方便封閉凹槽被成形后多個撐塊可以從凹槽中逐一取出。

擋塊對成形撐塊移動進行限位，保證封閉凹槽的外徑尺寸。

壓環將產品壓緊，內孔對砂輪進行避讓。

內側旋壓夾具通過底板及定位襯套安裝在車床法蘭盤上，與旋壓滾輪裝置配合使用成形圖1所示內環形封閉凹槽。

2.2.3 旋壓滾輪裝置

壓滾輪裝置由四部分組成。

滾輪用于成形內、外封閉凹模，長度方向要對內、外旋壓夾具進行避讓;軸承使滾輪實現軸向轉動，滾輪安裝在軸承上并通過壓板固定在安裝桿上，安裝桿安裝在車床的刀盤上述內、外側旋壓夾具配合使用。

2.2.4 車床旋壓加工方法

將產品定位安裝在外側旋壓夾具上后將外側旋壓夾具安裝在車床上，車刀盤固定旋壓滾輪裝置的安裝桿，移動車刀盤使旋壓滾輪裝置上的滾輪移動至待成形凹槽部位，車床主軸旋轉帶動滾輪旋轉，旋壓封閉環形凹槽外側。

封閉環形凹槽外側旋壓成形后，取下產品后將其位安裝在內側旋壓夾具上，將內側旋壓夾具安裝在車床上，車刀盤固定旋壓滾輪裝置的安裝桿，移動車刀盤使旋壓滾輪裝置上的滾輪移動至待成形凹槽部位，車床主軸旋轉帶動滾輪旋轉，旋壓封閉環形凹槽外側，安裝方式及成形過程如圖4所示。

3? 結語

摒棄傳統剛模成型的加工方式，創新發明車床配合夾具旋壓的方法成形封閉凹槽，操作方便可靠。

內、外旋壓夾具成形撐塊設計為可上下左右移動的活動塊，解決了利用剛模成形后產品中無法從模具中取出的問題。

成形撐塊成形部位設計為為斜面（角度α°）來抵消凹槽成形后的彈性回彈，滿足零件尺寸精度和平面度要求。

本發明已投入實際生產，經實踐證明可行，已生產出合格的產品零件。

參考文獻：

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