阅读说明：本技术 一种大尺寸近回转体发动机唇口成形方法 (Method for forming lip of large-size near-revolving-body engine ) 是由 李奎 李善良 倪兴屹 鲁帆 孟文博 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大尺寸近回转体发动机唇口成形方法,该方法使用旋压模和胀形模进行二次成形,旋压模具包括旋压胎和旋压轮,旋压胎的法兰面根据唇口零件模型可设置在不同平面,两个旋压轮分别位于环形唇口内圈和外圈,两个旋压轮可以实现协同运动,胀形模具包括凹模、压边圈、充液口、排液口、承压块,充液口设置在压料圈圆滑过渡区中间位置,排液口设置在凹模回转中心位置,承压块设置在发动机唇口零件的工序件法兰面的两侧,沿凹模回转轴线均匀分布。本发明结构简单,无复杂结构,制造成本低,周期短。回弹小,成形精度高。(The invention discloses a large-size near-revolving body engine lip forming method, which uses a spinning die and an expansion die to carry out secondary forming, wherein the spinning die comprises a spinning tire and spinning wheels, the flange surface of the spinning tire can be arranged on different planes according to a lip part model, the two spinning wheels are respectively positioned on an inner ring and an outer ring of an annular lip, the two spinning wheels can realize cooperative motion, the expansion die comprises a female die, a blank holder, a liquid charging port, a liquid discharging port and a pressure bearing block, the liquid charging port is arranged at the middle position of a smooth transition area of the blank holder, the liquid discharging port is arranged at the revolving center position of the female die, and the pressure bearing blocks are arranged at two sides of the flange surface of a process part of an engine lip part and are uniformly distributed along the revolving axis of the female die. The invention has simple structure, no complex structure, low manufacturing cost and short period. The rebound is small, and the forming precision is high.)

一种大尺寸近回转体发动机唇口成形方法

技术领域

本发明涉及一种大尺寸发动机唇口的成形方法，特别是一种零件外形近似回转体的环形结构唇口零件的整体成形方法。

背景技术

涡扇发动机具有推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低、飞机航程远等优势，在大中型军民用客机及运输机上应用广泛。为达到发动机轻量化的要求，发动机唇口零件多采用1－2mm的2系铝合金板材成形，专利CN 110899501A与专利CN 109692911A提供了一种薄板材发动机唇口整体成形方法，该两种成形方法都是基于薄板材的宽幅尺寸满足唇口零件最大尺寸的成形要求，对于超出板材宽幅的零件则无法成形。以1.2mm的2A12铝合金为例，在材料规范GJB2053A－2015中，1.2mm的2A12铝合金板材的最大宽幅为2000mm，因此采用此规格的板材所能成形的最大环形唇口的零件尺寸不超过1600mm，对于大于1600mm的唇口零件，受到材料宽幅的限制则无法采用板材整体成形的工艺，如果定轧特制铝合金板材，受到供应商加工能力、模具费用等因素使得板材成本急剧升高，且由于特制板材在材料规范中未引用，同样给航空制造企业在流程管理、入厂验收、质量记录等方面造成困难。因此目前在成形大尺寸、超大尺寸环形发动机唇口零件时没有找到较合适的工艺方法。

针对上述问题，开发一种近回转体发动机唇口整体成形的工艺方法，解决板材宽幅的制约。通过刚－柔相结合的成形方式，解决大尺寸、超大尺寸环形唇口零件的制造问题。

发明内容

一种大尺寸近回转体发动机唇口成形方法，使用旋压模和胀形模进行二次成形，旋压模具包括旋压胎和旋压轮，旋压胎的法兰面根据唇口零件模型可设置在不同平面，两个旋压轮分别位于环形唇口内圈和外圈，两个旋压轮可以实现协同运动，胀形模具包括凹模、压边圈、充液口、排液口、承压块，充液口设置在压料圈圆滑过渡区中间位置，排液口设置在凹模回转中心位置，承压块设置在发动机唇口零件的工序件法兰面的两侧，沿凹模回转轴线均匀分布，成形方法包括以下步骤：

1构造旋压模型面：旋压模型面包括法兰面、回转曲面及法兰面与回转曲面的过渡部分，其中回转曲面的法向截面尺寸小于唇口模型法向截面的最小尺寸，根据环形唇口模型的投影面确定零件的回转中心轴线。在通过回转轴线的平面内测量确定唇口零件最小宽度截面，将最小宽度截面沿法向进行偏移，将偏移后的曲线沿回转中心轴线进行旋转，通过控制最小宽度截面的偏移量，保证回转曲面包络在环形唇口模型内，通过回转曲面的边缘外插延伸线向法向扩展出法兰面，回转曲面与环形法兰面之间采用圆滑过渡，构造出的工艺型面作为旋压模型面。

2构造胀形模凹模型面：凹模型面的凸缘面为平面结构，根据唇口模型边缘线的外插延伸线沿回转轴线的法向构造出凸缘面，凸缘面与法兰面处于相同的平面，凸缘面与唇口模型之间采用圆滑过渡，构造出胀形凹模型面。

3构造压边圈压料面：压边圈压料面由凹模型面的凸缘面偏移获得，压料面之间采用圆滑过渡；

4用构造出的旋压模型面制造旋压模。

5用构造的胀形凹模型面制造出胀形凹模，用构造的压边圈压料面制造出压边圈。

6根据制造的旋压模采用环形唇口内外侧同时旋压的方式旋压成形出标准的回转体发动机唇口工序件，旋压成形时旋压轮数量为2个，分别位于环形唇口零件的内圈和外圈，2个旋压轮可以协同动作，同时对环形唇口零件内圈和外圈进行旋压。

7根据制造的胀形凹模，采用液体胀形的方式将成形出的回转体发动机唇口工序件胀形至唇口零件所需的外形弧度。

8将胀形后的零件沿着唇口零件的外形线进行切割，获得发动机唇口零件的最终外形。

本发明的有益效果是：

模具结构简单，制造成本低。专利CN 110899501A与专利CN 109692911A提供的环形唇口成形方法所涉及的模具结构复杂，制造成本高，本发明提供的一种大尺寸近回转体发动机唇口成形方法所述的旋压胎具及胀形模具结构简单，无复杂结构，制造成本低，周期短。

回弹小，成形精度高。由于唇口零件近似回转体结构，在旋压过后，回转体工序件已接近零件产品，再通过液体介质的胀形作用，使得板料紧紧贴合在凹模型面上，产生均匀的塑性变形，且应力状态为双向拉应力状态，可以有效降低零件成形后的回弹现象。

可成形大尺寸、超大尺寸近回转体发动机唇口零件。如果采用薄板成形发动机唇口零件，则越大直径的唇口需要的板材宽幅越大。受制于其经济性、实用性，超宽幅板材需特制，成本较高，周期较长。采用先旋压后胀形的方式，减少了对薄板材宽幅的制约，可以选用宽幅小的厚板材成形，可以提高零件成形的最大尺寸。

附图说明

图1为航空发动机环形唇口零件示意图。

图2为第一步旋压成形示意图。

图3为工序件示意图。

图4为第二步胀形示意图。

图中编号说明：1唇口内圈、2唇口外圈、3唇口模型边缘线、4旋压轮、5环形厚板、6旋压胎、7法兰面、8回转曲面、9发动机唇口工序件、10压边圈、11承压块、12凹模、13凸缘面、14液体介质、15充液口、16排液口。

具体实施方式

如图1－4所示，在本实施例中，环形唇口零件外径为1810mm，内径为1420mm，材料厚度为1.2mm，唇口零件深度为210mm，选用的是2A12铝合金。旋压模具包括旋压胎6和旋压轮4，旋压胎6的法兰面7根据唇口模型可设置在不同平面，两个旋压轮4分别位于环形唇口内圈1和唇口外圈2，两个旋压轮4可以实现协同运动，胀形模具包括凹模12、压边圈10、充液口15、排液口16、承压块11，充液口15设置在压边圈10圆滑过渡区中间位置，排液口16设置在凹模12回转中心位置，承压块11设置在发动机唇口工序件9法兰面7的两侧，沿凹模12回转轴线均匀分布，成形方法包括以下步骤：

1构造旋压模型面：胚料为环形厚板5，旋压模型面包括法兰面7、回转曲面8及法兰面7与回转曲面8的过渡部分，其中回转曲面8的法向截面尺寸小于环形唇口模型法向截面的最小尺寸，根据环形唇口模型的投影面确定零件的回转中心轴线。在通过回转轴线的平面内测量确定唇口零件最小宽度截面，将最小宽度截面沿法向进行偏移，将偏移后的曲线沿回转中心轴线进行旋转，通过控制最小宽度截面的偏移量，保证回转曲面8包络在环形唇口模型内，通过回转曲面8的边缘外插延伸线向法向扩展出法兰面7，回转曲面8与环形法兰面7之间采用圆滑过渡，构造出的工艺型面作为旋压模型面。

2构造胀形模凹模型面：凹模12型面的凸缘面13为平面结构，根据唇口模型边缘线3的外插延伸线沿回转中心轴线的法向构造出凸缘面13，凸缘面13与法兰面7处于相同的平面，凸缘面13与唇口模型外表面之间采用圆滑过渡，构造出胀形凹模12的型面。

3构造压边圈压料面：压边圈10的压料面由凹模12型面的凸缘面13偏移获得，压料面之间采用圆滑过渡；

4用构造出的旋压模型面制造旋压模。

5用构造的胀形凹模型面制造出胀形凹模12，用构造的压边圈压料面制造出压边圈10。

6根据制造的旋压模采用环形唇口内外侧同时旋压的方式旋压成形出标准的回转体发动机唇口工序件9，旋压后的工序件9表面存在旋压纹，影响唇口零件的表面质量，可通过打磨、精车等机械加工方式对旋压纹进行处理，同时为进一步提高唇口零件的强度，对旋压后的工序件9进行热处理，消除内应力。旋压成形时旋压轮4数量为2个，分别位于环形唇口零件的内圈和外圈，2个旋压轮4可以协同动作，同时对环形唇口零件内圈和外圈进行旋压。

7根据制造的胀形凹模12，采用液体介质14胀形的方式将成形出的回转体发动机唇口工序件9胀形至唇口零件所需的外形弧度。

8将胀形后的零件沿着唇口零件的外形线进行切割，获得发动机唇口零件的最终外形。

以上所述为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。