航空發(fā)動機環(huán)形零件充液拉深成形工藝研究

航空發(fā)動機是為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。它是一種高度精密、復雜的熱力機械，作為飛機的心臟，它直接影響飛機的性能、可靠性以及經濟性，是國家科技、工業(yè)與國防實力的重要體現。而作為航空發(fā)動機上的零件，其生產制造標準十分嚴格，所以掌握先進可靠的零件成形技術尤為重要。目前國內的航空鈑金零件成形工藝普遍都是一些較為傳統(tǒng)的工藝，如沖壓、落壓和剛性成形等，這些工藝一般都具有精度低、穩(wěn)定性差等缺點，嚴重影響航空鈑金零件的成形質量，也無法滿足其快速生產的需求，因此，目前的成形工藝是一個制約航空器制造和裝配的重要因素。

充液成形是一種先進的柔性成形制造技術，其原理是利用柔性介質向成形板材施加壓力使其貼合模具，實現板材的塑性成形，板材充液拉深便是充液成形的其中一種工藝。國外擁有發(fā)展十分成熟的充液成形技術，并廣泛應用于多個行業(yè)，但其核心技術尤其是航空領域的核心技術被嚴格保密，形成壟斷。現在國內的充液成形技術仍處于發(fā)展階段，一些航空航天企業(yè)逐漸開始重視發(fā)展此類技術。

環(huán)形零件研究背景

零件概述及材料簡介

航空發(fā)動機上的環(huán)形零件外形如圖1 所示，外徑×高為

358.4mm×33.8mm，厚度為0.8mm，成形難點為內壁拉深后減薄率過高，以及零件切割后回彈大。零件所用材料為GH3536，是用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，在600 ～1200℃的高溫下，仍有優(yōu)異的強度和抗氧化、抗腐蝕能力，焊接性能和加工成形性良好，適用于制造航空發(fā)動機的燃燒室部件等耐高溫零件，材料力學性能如表1 所示。

傳統(tǒng)剛性拉深工藝及缺陷

航空發(fā)動機環(huán)形零件所采用的材料性能一般都比較優(yōu)越，但這類零件大部分采用傳統(tǒng)的剛性拉深方法成形，成形過程中極易出現劃痕、破裂和褶皺等缺陷，并且后期無法完全消除。環(huán)形零件當前采用剛性拉深工藝進行成形，主要工序為：下料→剛性拉深→校形平皺→零件切孔→剛性翻邊→校形平皺→劃線切割→校形→移交。

一序為剛性拉深，由于工藝需求，剛性拉深工藝的凸凹模必然有1.1 ～1.25 倍料厚的間隙，所以拉深后的零件不能夠完全貼模。

坯料在凹模圓角處易出現懸空區(qū)，繼續(xù)拉深極易產生褶皺，且后續(xù)拉深無法展平。剛性拉深成形零件減薄主要集中在零件底部，如圖2 所示，零件型面內最大減薄率達9.485%。而一序成形減薄率過高會導致二序翻邊內壁邊緣減薄率超過材料成形極限，出現裂紋等缺陷。

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充液拉深成形零件的回彈要比剛性拉深小。針對環(huán)形零件側壁，由于間隙和回彈等因素，充液拉深成形零件側壁可控制的成形精度要比剛性拉深可控制的成形精度高0.3 ～0.5mm。如圖6 所示，充液拉深成形后的零件壁厚變形量均勻分布，除法蘭外其他區(qū)域都發(fā)生減薄變形，零件的變形量充足，有效減弱其成形或切割后回彈程度。

隨著對飛機零件質量的要求越來越嚴格，其制造標準也要向要求更高的標準轉化，所以需要尋找更好、更先進的成形工藝來代替原有的落后工藝。

環(huán)形零件充液拉深工藝分析

充液拉深

此零件一序采用充液拉深工藝進行成形，潤滑條件與剛性拉深相同，其成形工序為：下料→充液拉深→劃線切割內孔→剛性翻邊→銑切→校形→移交。從成形工序對比可知，零件采用充液拉深工藝可以減少成形工序，進而縮短生產周期。

通過有限元分析的方法對充液拉深成形參數計算并進行優(yōu)化，有效控制了零件的最大減薄量，在滿足最大減薄量前提下，提高了零件的成形質量，使板料大部分充分變形，進入塑性變形狀態(tài)，有效減小了回彈，并且控制材料的流動方式，從而達到控制材料受力狀態(tài)的目的，避免板料在成形過程中起皺。最后，通過模具加工、試模和現場調試，得到高表面質量、高精度的合格產品零件，如圖12 所示。

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模具在加工時會產生誤差，而零件的厚度也會存在誤差，這些因素使得零件在成形時一般會與模具產生間隙。因此，傳統(tǒng)剛性拉深成形時模具需要進行嚴格的研配，但模具的研配將會增加加工成本和工時，進而影響整個生產周期。

一序為充液拉深，此工序以流體作為輔助，在凹模液室內充滿液體，放上坯料，通過壓邊圈施加一定的壓邊力，隨后凸模下行進行拉深，同時啟動液壓系統(tǒng)使液體保持一定的壓力，直到拉深結束，分析模型見圖3。零件由于凹模液室的液體產生的壓力完全貼合在凸模上，在拉深過程中材料形狀變化比較規(guī)則，此過程中基本不會產生褶皺，拉深過程如圖4 所示。

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充液拉深可以調整液室壓力，成形后的零件厚度分布比較均勻，不會超出零件要求的公差范圍；能夠提升材料的拉深比，使盒形零件或者回轉體零件更容易成形；凹模液室的液體能夠起到潤滑作用，零件型面內最大減薄率為5.494%，滿足材料要求，如圖5所示。

充液拉深成形模具無需研配且零件成形精度高，從而可以降低成本。

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剛性翻邊

二序為剛性翻邊，翻邊是一種沖壓工藝，它指的是利用模具使坯料的平面部分或曲面部分形成有一定角度的，沿著封閉或者不封閉的曲線邊緣的凸緣或直壁的成形工藝。

翻邊之前，需將第一序成形零件進行固溶熱處理，提高零件塑性成形能力，然后切割內孔，切割內孔后零件狀態(tài)如圖7 所示，后續(xù)進行剛性翻邊，分析模型如圖8 所示。

通過有限元分析軟件進行計算得到剛性翻邊成形的減薄云圖(圖10)以及成形極限圖(圖11)。從減薄云圖和成形極限圖可以看出，零件在充液拉深過程中，零件型面內的材料處于雙向拉伸狀態(tài)，整個過程基本都在進行減薄，型面能夠充分變形，在此狀態(tài)下的坯料基本不會有起皺破裂趨勢。零件減薄主要集中在內壁邊緣處，最大減薄率低于材料成形極限，零件不易破裂，滿足其成形要求。

由于充液拉深成形的傳力介質為柔性傳力介質，與零件內側接觸的都是內高壓專用的乳化液，因此不會產生壓痕、劃傷等缺陷，而剛性拉深坯料與凹模剛性接觸，極易產生劃痕等表面缺陷，所以充液拉深成形零件的表面質量較剛性成形零件的表面質量要好得多。

一序采用充液拉深工藝，相比剛性拉深能夠降低減薄率，并且將減薄集中處轉移到零件外側壁上，使零件底部不會發(fā)生減薄過大甚至破裂的現象，最終使二序翻邊內壁邊緣的減薄顯著減低，有效降低了零件出現裂紋甚至破裂的風險。

翻邊成形過程如圖9 所示，此零件最難成形的位置為內壁邊緣處，這里極易出現裂紋甚至開裂，想要改善這一缺陷只能在一序降低此處的減薄率或者打磨去除內孔邊緣的毛刺。

從成形極限圖來看零件法蘭區(qū)域有增厚趨勢(粉色區(qū)域)，甚至會產生起皺。這主要是由于在充液拉深過程中需要對壓邊力進行控制，使得零件上部的材料能夠向下流動，以滿足成形零件底部特征所需的變形量，從而使零件成形底部特征時不會出現減薄過大的現象，進而提高二序翻邊的成形質量，但零件的上部會受到一個方向的拉應力和另外兩個方向的壓應力，致使法蘭區(qū)域產生增厚，甚至出現皺紋，但此區(qū)域為零件型面外的補充型面，會在后續(xù)工序中切割掉，不會影響最終零件的表面質量和應力狀態(tài)。

試驗驗證

1.2.1 血清炎癥因子檢測 入院后，抽取患兒空腹靜脈血2 ml，抗凝后以4℃ 3 000 r/min離心10 min(離心半徑15 cm)，取上層血清，采用酶聯免疫吸附法測定腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor ɑ，TNF-α)、白細胞介素6(interleukin-6，IL-6)炎癥因子水平。

結束語

充液拉深成形可以替代傳統(tǒng)的剛性成形，充液拉深成形與傳統(tǒng)剛性拉深成形的方式相比，有四大優(yōu)勢。

大氣降塵是指依靠自身重力沉降到地面的顆粒物，其粒徑一般大于10 μm（王贊紅，2003），是大氣污染的重要來源之一。不僅其本身是有害物質，還可能是其他有毒有害污染物的運載體、催化劑或反應床（胡恭任等，2013）。重金屬作為降塵中的重要組分，它與生物有機體之間存在著復雜的相互作用，可以在各介質中相互遷移轉化，最終進入人體，影響人類健康（王宏鑌等，2005；任慧敏等，2005）。

⑴成形風險降低。充液拉深成形采用柔性物質作為凹模，在凸模下行過程中，零件受液壓作用貼合在凸模上，零件底部減薄基本穩(wěn)定不變，并且處于成形極限要求之內，特別是零件的拉深高度較高時，充液拉深明顯優(yōu)于剛性拉深。

⑵成形精度高。充液拉深成形的零件能夠完全貼合在模具上，零件精度以及生產穩(wěn)定性都高于剛性拉深成形的零件。

⑶表面質量好。充液拉深成形采用柔性物質作為凹模，有效避免零件在成形過程中與模具接觸產生的磨損、劃痕等缺陷。并且充液拉深能夠較精準地控制坯料的流動性和延展性，提高復雜曲面零件的成形性，能夠避免起皺、凹陷等缺陷的產生。

護理臨床帶教作為護理教學中的重要部分，其教學質量直接影響著工作人員業(yè)務水平及醫(yī)院醫(yī)療質量[1]。目前，護理人員學歷包括大專、本科等，不論學歷高低，其均承擔相同的工作任務，未考慮其能力、學歷差異，這極易影響其工作積極性，尤其是高學歷者。文章旨在分析分層次教學目標管理模式應用于護理臨床帶教中的效果。

⑷零件生產成本低。充液拉深成形工藝所需模具的研配工作要少于剛性拉深，對模具的磨損也較小，可減少部分人工修整量，縮短零件的制造周期，降低生產成本。