航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝分析

岳杰+盧海濤

摘 要：隨著科技的進(jìn)步， 航空發(fā)動機(jī)的加工制造也日趨復(fù)雜。本文在分析某航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：錐形鈑金件拉伸成形；變形控制；工藝分析

中圖分類號：TG386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸是拉伸成形的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。在某型航空發(fā)動機(jī)制造的過程中所遇到的某一航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件，其主材采用的是高溫合金，材料的厚度為1±0.1mm，對拉伸成形的精度要求很高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件拉伸成形后最薄處板材的厚度減小量不得超過原材料厚度的10%。在傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸后會導(dǎo)致錐形鈑金件的型面變形較大，從而嚴(yán)重影響拉伸完成后的航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸精度。為提高航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸效果，需要根據(jù)航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸特點(diǎn)使用新型的航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸加工工藝。

1.傳統(tǒng)航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸過程中所存在的問題

在傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝中，航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸效果差的主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）由于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸時所采用的板材在各批次之間的性能上有所差異，致使在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸進(jìn)行拉伸加工時需要對每一批次的板材進(jìn)行性能測試，測試出拉伸板材的壓邊力，而這一方式將會造成極大的材料浪費(fèi)，也不利于提升航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸效率和拉伸精度。

（2）在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸加工中，由于缺乏板材拉伸效果的研究從而無法對材料的塑性變形趨勢進(jìn)行模擬預(yù)測，從而導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸在拉伸加工中，容易導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸出現(xiàn)凸包、轉(zhuǎn)接處出現(xiàn)滑移等缺陷，從而導(dǎo)致航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸后的型面精度出現(xiàn)超差影響航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸的使用。因此，在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸進(jìn)行拉伸加工的過程中需要改進(jìn)航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝，做好對于錐形鈑金毛坯件拉伸工藝的優(yōu)化，從拉伸操作、航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸模具結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)等方面入手，提高航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸質(zhì)量。

2.某型號航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝分析

某型號航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件在進(jìn)行拉伸工藝和拉伸模具設(shè)計(jì)時需要以航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的錐形相對高度、航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的相對錐頂直徑和板材的厚度等數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸中，對于不同的錐形件需要采用不同的拉伸參數(shù)。根據(jù)錐度的不同可以將航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件分為淺錐形件、中等深度錐形件和深度錐形件等多種形式，根據(jù)航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件深度的不同需要設(shè)計(jì)出不同的拉伸工藝。某型號航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件采用的錐度是26°，這一錐度的航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件在拉伸的過程中存在著拉伸變形量較差、復(fù)彈度較大等的特點(diǎn)，針對這一特點(diǎn)在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸過程中需要采用更大的壓邊力。此外，其在拉伸的過程中容易因航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的毛坯處于懸空的狀態(tài)而導(dǎo)致拉伸失穩(wěn)起皺等的缺陷，針對這一特性，在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸過程中需要采用較大的壓邊力。

在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的毛坯進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要將航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的毛坯件設(shè)計(jì)成同心圓毛坯件。這是根據(jù)拉伸面料等面積變形的原理，加之對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件進(jìn)行拉伸時需要采用由內(nèi)向外兩方向進(jìn)行雙向進(jìn)料拉伸，因此需要將航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的毛坯料選擇成同心圓毛坯件形式。

對于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件拉伸模具的設(shè)計(jì)時，航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸模具采用的是普通拉伸結(jié)構(gòu)，在這普通的拉伸結(jié)構(gòu)中加設(shè)了一些限制毛坯料活動的厚墊塊以及一些限制毛坯料拉伸高度的限位塊。航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸模具包含上模板、凹/凸模、壓邊圈等。在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件進(jìn)行拉伸時，第一階段需要高度限制塊用以對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件毛坯料拉伸高度的精確控制。完成了第一階段的拉伸后，需要采用活動限制料厚墊塊來保證航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸中毛坯料從外緣處順利進(jìn)料，從而完成對于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件直壁部分的拉伸，同時采用這一拉伸方式能夠有效地避免航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件轉(zhuǎn)接處的滑移缺陷。

在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件進(jìn)行拉伸工藝設(shè)計(jì)時，為了最大限度地做好對于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件毛坯料從內(nèi)外徑走料量的控制，避免在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的轉(zhuǎn)接R處拉伸過程中出現(xiàn)滑移而導(dǎo)致“雙轉(zhuǎn)接”痕跡問題，在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝的設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)對于毛坯料塑性變形量的精確控制。拉伸方案設(shè)計(jì)時采用一套模具兩階段的拉伸方案。在第一階段首先采用較大的壓邊力用對毛坯料進(jìn)行壓死，避免毛坯料從外緣處走料，將航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件在第一階段的拉伸變形控制為翻邊。航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的塑性變形依靠內(nèi)孔變大來進(jìn)料。在對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件毛坯料進(jìn)行拉伸時第一階段的塑性變形區(qū)都應(yīng)當(dāng)處于拉應(yīng)力變形狀態(tài)，處于拉應(yīng)力變形狀態(tài)有利于降低材料的復(fù)彈量，從而實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸精度的提升。對于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件第一次的拉伸高度確定為與轉(zhuǎn)接R拉伸出時的量為宜。如超出這一拉伸量容易造成航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件內(nèi)孔拉伸塑性變形從而產(chǎn)生內(nèi)孔拉裂的缺陷。航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件毛坯料第二階段的拉伸需要對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的直壁部分進(jìn)行拉伸，這一階段的拉伸主要依靠的是毛坯料外部走料塑性變形，變形方式為拉伸。在這一階段為了做好對于拉伸變形精度的控制，確保毛坯件的邊緣為變形區(qū)，需要在毛坯料拉伸時增加限制料厚的活動限位板，將4塊限位板均勻地放置于凹模的壓邊圈內(nèi)。限位塊宜采用與毛坯料相同的材質(zhì)。通過上述兩個階段的拉伸將能夠確保在航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸區(qū)并未失穩(wěn)起皺的情況下使得材料能夠從外緣區(qū)域順利地進(jìn)入到凹模區(qū)域，并最終完成對于航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸。新航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝核心是通過適當(dāng)?shù)靥砑踊顒酉拗瓶刂茐K的方式來對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸變形區(qū)的變形量與變形應(yīng)力進(jìn)行控制。通過此種航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸工藝的改進(jìn)能夠有效地對航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件毛坯料的塑性變形進(jìn)行精確地控制，提高航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸精度。

結(jié)語

本文在分析航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸難點(diǎn)的基礎(chǔ)上對如何通過工藝改進(jìn)的方式提高航空發(fā)動機(jī)錐形鈑金件的拉伸精度，確保航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]吳石林，王興波.航空發(fā)動機(jī)零件沖壓過程模擬及回彈分析[J].模具工業(yè)，2004（10）：3-6.

[2]龔小濤，楊帆.臺階錐形環(huán)件冷輾壓中等效塑性應(yīng)變規(guī)律研究[J].鍛壓技術(shù)，2012，37（5）：140-143.

[3]李奎，郎利輝，吳磊，等.錐形薄壁零件多道次充液成形方法[J].塑性工程學(xué)報，2016，23（4）：36-41.