大高径比坯料成形非对称T形锻坯的工装组及成形方法与流程

本发明属于复杂锻坯成型，特别涉及大高径比坯料成形非对称t形锻坯的工装组及成形方法。

背景技术：

1、非对称的t形锻坯110常用于航空起落架或者飞机垂尾，其形状如下图1所示，具体地，该t形锻坯110包括竖杆部111、长分支112、短中间分支113和短端头分支114，长分支112位于竖杆部111的一侧，短中间分支113以及短端头分支114位于竖杆部111的另一侧，从整体结构上来看，竖杆部111两侧的结构并非对称，竖杆部111的高度为h1，长分支112的高度为h2，短中间分支113的高度为h3，短端头分支114的高度为h4，h1≠h2≠h3≠h4，长分支112、短中间分支113以及短端头分支114的长度也各不相同。此形状的锻坯的制造难度在于荒坯整体呈偏心状，长分支112、短中间分支113以及短端头分支114的长度以及高度尺寸差异大，而且受限于竖杆部111的尺寸，此类非对称的t形锻坯110需选取大高径比坯料70进行制坯，大高径比坯料70在镦粗过程中易造成无法消除的锻造缺陷。

2、目前，此类锻坯的制造方法有两种：一是凭借现场工人的经验，经过多火次局部拍扁拔长变形，将棒料或方料的最大截面逐渐锻造至小截面，锻坯的形状、尺寸均不能保证，成型质量差，生产出来的锻坯一致性差；二是借助机床，将对称的t形荒坯通过机加工的方式铣出理想锻坯，此种方式存在材料浪费的缺点。

技术实现思路

1、本发明提供大高径比坯料成形非对称t形锻坯的工装组，用于通过胎膜锻方式制造非对称的t形锻坯，从而获得形状以及尺寸更符合要求的锻坯，并且锻坯成型质量以及一致性更好。

2、本发明通过下述技术方案实现：大高径比坯料成形非对称t形锻坯的工装组，包括：

3、第一工装，开设有开口朝下的第一放料腔；

4、第二工装，开设有开口朝上的第二放料腔，所述第一放料腔和所述第二放料腔均是从腔底到腔口逐渐扩大的圆锥形腔室，在所述第一工装扣在所述第二工装上时，所述第一放料腔和所述第二放料腔对拼成一纺锤体形状的空腔；

5、第三工装，开设有开口朝上并向一侧倾斜的第三放料腔，所述第三放料腔的腔口口缘的一侧高度低于另一侧，以在所述第三放料腔的另一侧形成第一台阶；

6、第四工装，开设有开口朝上的第四放料腔，所述第四放料腔的腔口口缘的一侧高度低于另一侧，以在所述第四放料腔的另一侧形成第二台阶，在所述第二台阶上设有高于所述第二台阶的第三台阶，在所述第三台阶远离所述第二台阶的边缘位置凸设有第一限位台，在所述第四工装的顶面上设置有位于所述第四放料腔一侧侧方的第二限位台。

7、进一步地，为了更好的实现本发明，所述第一放料腔的侧壁与腔底之间的夹角为α，91°≤α≤93°；

8、所述第二放料腔的侧壁与腔底之间的夹角为β，β＝α。

9、进一步地，为了更好的实现本发明，所述第一放料腔的深度为h1，所述第二放料腔的深度为h2；

10、0.6h＜(h1+h2)＜0.8h，其中，h为大高径比坯料的高度。

11、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第三放料腔朝一侧倾斜的倾斜角度为θ，0≤θ≤7°。

12、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第三放料腔的腔底与腔口之间的竖直距离为h3，h3＝h1，其中，h1为t形锻坯的竖杆部的高度；

13、所述第一台阶的高度为δh1，δh1＝h2-h3，其中，h2为t形锻坯的长分支的高度，h3为t形锻坯的短中间分支的高度，并且，5％h3≤δh1≤45％h3。

14、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第四放料腔的深度为h4，h4＝h1，其中，h1为t形锻坯的竖杆部的高度；

15、所述第二台阶的高度为δh2，δh2＝h2-h3，其中，h2为t形锻坯的长分支的高度，h3为t形锻坯的短中间分支的高度，并且，5％h4≤δh2≤45％h4；

16、所述第三台阶的高度为δh3，δh3＝h3-h4，其中，h4为t形锻坯的短端头分支的高度。

17、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第二台阶和所述第三台阶之间、所述第三台阶与所述第一限位台之间以及所述第二限位台与所述第四工装的顶面之间均设置有过渡圆弧。

18、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第三放料腔的拔模斜度以及所述第四放料腔的拔模斜度均是1°-5°；

19、所述第一限位台靠近所述第四放料腔的侧壁以及所述第二限位台靠近所述第四放料腔的侧壁均是倾斜壁体，所述倾斜壁体朝远离所述第四放料腔的方向倾斜，并且所述倾斜壁体的倾斜角度为1°-5°。

20、进一步地，为了更好地实现本发明，所述第一放料腔、所述第二放料腔、所述第三放料腔以及所述第四放料腔的腔口处均设有模口圆角。

21、本发明提供的大高径比坯料成形非对称t形锻坯的成形方法，使用上述的工装组，该方法包括：

22、步骤1：将大高径比坯料放入第二工装的第二放料腔中，并且将第一工装扣在大高径比坯料上，使得大高径比坯料的上部进入第一工装的第一放料腔，利用设备使第一工装向下压制大高径比坯料，以对大高径比坯料进行镦粗而获得小高径比的纺锤体形过渡坯；

23、步骤2：将步骤1获得的纺锤体形过渡坯放入第三工装的第三放料腔中，使用平砧对纺锤体形过渡坯进行向下镦粗，倾斜设置的第三放料腔使得镦粗时的金属朝倾斜的一侧流动，配合第三工装上的第一台阶，使得镦粗时的金属在第三放料腔的一侧口缘聚料，从而获得非对称镦粗成型的顶部偏心过渡坯，所述顶部偏心过渡坯具有竖杆段以及位于竖杆段上方的非等厚偏心部；

24、步骤3：使用平砧拍打步骤2获得的顶部偏心过渡坯的非等厚偏心部，以将非等厚偏心部拍打为扁平的等厚偏心部，从而获得顶部扁平且等厚度的预成型过渡坯，所述预成型过渡坯具有与所述竖杆段对应的竖杆体以及位于竖杆体上方的等厚偏心部，所述等厚偏心部位于所述竖杆体一侧的区段为长区段，所述等厚偏心部位于所述竖杆体另一侧的区段为短区段，所述长区段的长度大于所述短区段的长度；

25、步骤4：将步骤3获得的预成型过渡坯的竖杆体插入第四工装的第四放料腔，使得预成型过渡坯的长区段置于第四放料腔的一侧，预成型过渡坯的短区段置于第四工装上的第二台阶上，使用平砧拍打预成型过渡坯的等厚偏心部，以将等厚偏心部拍扁，配合第二台阶、第三台阶、第一限位台和第二限位台，使得拍扁的等厚偏心部的长区段成型为t形锻坯的长分支，并使得拍扁的等厚偏心部的短区段成型为t形锻坯的短中间分支以及短端头分支，且使得竖杆体成型为t形锻坯的竖杆部；

26、步骤5：重复上述步骤3和步骤4，最终获得尺寸合格的非对称t形锻坯。

27、本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

28、本发明提供的大高径比坯料成形非对称t形锻坯的工装组借助第一工装和第二工装将大高径比坯料镦粗形成小高径比的纺锤体形过渡坯，镦粗时，大高径比坯料的下部和上部分别置于第二工装的第二放料腔和第一工装的第一放料腔中，从而对大高径比坯料进行良好的定位以及大范围包裹，使得大高径比坯料在镦粗成纺锤体形过渡坯的过程中不会出现难以消除的锻造缺陷，借助第三工装对纺锤体形过渡坯的定位，利用平砧拍打纺锤体形过渡坯的顶部，使得纺锤体形过渡坯变成具有竖杆段以及非等厚偏心部的顶部偏心过渡坯，从而为非对称t形锻坯最终成型奠定基础，而后利用平砧再次拍打顶部偏心过渡坯的非等厚偏心部，使得非等厚偏心部转变为等厚偏心部，进而获得具有竖杆体(与竖杆段对应)以及等厚偏心部的预成型过渡坯，最后借助第四工装对预成型过渡坯进行定位，再次利用平砧拍打预成型过渡坯的等厚偏心部，由于第四工装设置有第二台阶和第三台阶，因此，拍打镦粗预成型过渡坯的等厚偏心部时，等厚偏心部的不同区段将会形成t形锻坯的长分支、短中间分支以及短端头分支，而预成型过渡坯的竖杆体则形成t形锻坯的竖杆部。

29、通过上述工装组以及方法，可以利用胎膜锻的方式来将大高径比坯料成型为非对称的t形锻坯，有效降低因坯料高径比过大而带来的锻造缺陷，适用性更强，并可有效减少非对称t形锻坯的荒坯成形的锻造火次，降低了成产成本，最终成型的非对称t形锻坯的形状和尺寸更符合要求、成型质量更好且不易出现锻造缺陷，批量生产的非对称t形锻坯的一致性更高。