一种异形机匣的轧环制坯工装的制作方法

1.本实用新型涉及锻造技术领域，具体为一种异形机匣的轧环制坯工装。


背景技术：

2.随着国内外航天工业、现代国防工业和交通运输业的飞速发展，航空航天用大型高温合金锻件的需求越来越旺盛，在传统锻造生产过程中由于工艺限制，航空用高温合金机匣锻件一般以直壁环轧成型为主，这对于一些产品来说加工余量太大，造成原材料成本以及机加工成本的极大浪费。
3.为降低原材料成本以及机加工成本，可采用异形轧环成型的方法直接轧制出近产品形状的锻件，以达到成本降低的目的。 然而目前锻件在异形轧环制坯过程中，存在如下诸多问题，导致对设备能力要求大，且锻件材料利用率低。
4.（1）目前异形轧环大多采用对称设计或者单边法兰的设计，对于一些产品余量较大，增加了坯料制备的难度和生产时间；
5.（2）对环机设备的轧制力要求较高，难以生产大型结构产品；
6.（3）坯料均完全贴紧胎模成型，这种成型方式对压机设备的能力要求较高，特别是高温合金抗拉较大，在这种成型方式下对设备的损伤以及能力的要求更大。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提出一种异形机匣的轧环制坯工装，采用z字形轧环和对胎模的设计，在坯料为直壁的情况下，在初始阶段减少坯料和工装的接触，从而减少坯料制备的难度，降低对轧环设备轧制力的要求，达到精化锻件的要求。
8.本实用新型中主要采用的技术方案为：
9.一种异形机匣的轧环制坯工装，包括轧环模具和制坯模具，其中，
10.所述轧环模具包括主辊和芯辊，所述主辊的内缘下端设有向外凹陷的第一直壁凹面段，所述芯辊的外缘设有向内凹陷的第二直壁凹面段，所述主辊与芯辊配合用于异形轧环；
11.所述制坯模具包括胎模和冲头，所述胎模内壁从上至下依次设有首尾相接的第一环形胎模直壁段、环形胎模弧壁段和第二环形胎模直壁段，形成坯料成型腔，所述冲头外壁从上至下依次设有首尾相接的第一环形冲头直壁段、环形冲头弧壁段和第二环形冲头直壁段，所述冲头和胎模配合对异形轧环后的坯料进行胎模制坯。
12.优选地，所述主辊的第一直壁凹面段与所述主辊的内缘采用圆弧过渡，所述圆弧为r100mm。
13.优选地，所述芯辊的第二直壁凹面段与所述芯辊的外缘采用直线过渡，所述直线与竖直线的夹角为13
°
。
14.优选地，第一环形胎模直壁段的直径大于第二环形胎模直壁段的直径，所述第一环形冲头直壁段的直径小于第二环形冲头直壁段的直径。
15.优选地，所述第二环形胎模直壁段与所述坯料的底端贴合。
16.优选地，所述环形胎模弧壁段的倾斜角度为60
°
。
17.优选地，所述环形冲头弧壁段的倾斜角度为60
°
。
18.优选地，所述环形胎模弧壁段和所述环形冲头弧壁段的弧面的弧度均为15
°
。
19.有益效果：本实用新型提供一种异形机匣的轧环制坯工装，与现有技术相比，具有如下优点：
20.（1）本实用新型降低了坯料制备难度，缩短了生产周期，提高了生产效率；
21.（2）本实用新型降低了对环机设备轧制力的要求，同时减少了对设备的损伤；
22.（3）本实用新型通过对工装模具的设计，使得制坯工装与胎模不需要紧密贴合成型，提高了锻件材料的利用率，提高高温合金锻件成型重量。
附图说明
23.图1为实施例1的预轧环前的结构示意图；
24.图2为实施例1的预轧环后的结构示意图；
25.图3为实施例1的胎模制坯前的结构示意图；
26.图4为实施例1的胎模制坯后的结构示意图。
27.图中：主辊1、第一直壁凹面段1-1、圆弧1-2、芯辊2、第二直壁凹面段2-1、直线2-2、胎模3、第一环形胎模直壁段3-1、环形胎模弧壁段3-2、第二环形胎模直壁段3-3、冲头4、第一环形冲头直壁段4-1、环形冲头弧壁段4-2、第二环形冲头直壁段4-3、坯料5。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本实用新型进行进一步详细说明。下面对具体实施方式的描述仅仅是示范性的，应当理解，此处 所描述的具体实施仅仅用以解释本实用新型，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时， 不存在中间元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、
ꢀ“
前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.实施例1
32.一种异形机匣的轧环制坯工装，包括轧环模具和制坯模具，其中，
33.所述轧环模具包括主辊1和芯辊2，所述主辊1的内缘下端设有向外凹陷的第一直壁凹面段，所述主辊1的第一直壁凹面段1-1与所述主辊的内缘采用圆弧1-2过渡，所述圆弧
1-2为r100mm；所述芯辊2的外缘设有向内凹陷的第二直壁凹面段2-1，所述芯辊2的第二直壁凹面段2-1与所述芯2的外缘采用直线2-2过渡，所述直线2-2与竖直线的夹角为13
°
，所述主辊1与芯辊2配合用于异形轧环；
34.所述制坯模具包括胎模3和冲头4，所述胎模3内壁从上至下依次设有首尾相接的第一环形胎模直壁段3-1、环形胎模弧壁段3-2和第二环形胎模直壁段3-3，形成坯料成型腔，且第一环形胎模直壁段3-1的直径大于第二环形胎模直壁段3-3的直径，所述冲头4外壁从上至下依次设有首尾相接的第一环形冲头直壁段4-1、环形冲头弧壁段4-2和第二环形冲头直壁段4-3，且所述第一环形冲头直壁段4-1的直径小于第二环形冲头直壁段4-3的直径，所述第二环形胎模直壁段4-3与所述坯料5的底端贴合，所述环形胎模弧壁段3-2和环形冲头弧壁段4-2的倾斜角度均为60
°
（环形胎模弧壁段3-2和环形冲头弧壁段4-2相互平行），所述环形胎模弧壁段3-2和所述环形冲头弧壁段4-2的弧面的弧度为15
°
，所述环形胎模弧壁段和所述环形冲头弧壁段的弧面远离坯料，所述冲头4和胎模3配合对异形轧环后的坯料5进行胎模制坯。
35.现有专利cn109702434a公开了一种低压涡轮异形机匣的锻件方法，其中通过两套胎模模具分别进行局部胎模掰形和掰形，从而获得初步的机匣轮廓。但是在该技术方案中，对锻件材料的分料有限，胎模模具需要与坯料完全紧密贴合，且需要加工的胎膜轮廓较为复杂，导致坯料制备难度大，生产周期长，且对设备能力要求高，使得加工成本加大。
36.本实施例1在制备低压涡轮异形机匣的过程中轧环制坯的具体步骤如下：
37.s1:将依次经过下料、墩粗、马架扩孔和直壁轧环后的坯料放入电炉中，加热至1020～1050℃，保温一段时间后，出炉，采用实施例1所述的轧环模具进行异形轧环，使其内外径都形成部分轮廓，其中，坯料的上端内壁形成向内凸起的直壁段，在坯料的下端外壁形成向外凸起的直壁段，从而将坯料进行分段式的余量分配，有利于提高了锻件材料的利用率和高温合金锻件成型重量，降低产品余量，使得锻件成品组织均匀。
38.s2:将异形轧环后的坯料加热至1020～1050℃，保温一段时间后，出炉，采用制坯模具进行坯料制坯，其中，由于胎膜和冲头的环形弧壁段为弧面结构，使得胎膜、冲头与坯料不完全接触，从而在初始阶段减少了坯料和制坯模具的接触，大大降低了坯料制备的难度以及对轧环设备轧制力的要求，减少了对设备的损伤，但保证产品达到精锻化要求。
39.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
40.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。