【CN110125214A】一种航空发动机W型封严环制造方法【专利】
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航空发动机用W型截面封严环新型成形工艺及有限元仿真王海波;桑贺【摘要】本文提出了一种新型 W型截面封严环成形工艺,即辊弯-弯圆-焊接成形工艺.将新工艺与传统工艺进行了对比,并在有限元软件 ABAQUS中建立了辊弯-弯圆成形有限元模型,通过对仿真结果进行成形机理分析探究金属板材在辊弯-弯圆成形过程中的变形行为.【期刊名称】《北方工业大学学报》【年(卷),期】2018(030)005【总页数】7页(P83-89)【关键词】W型截面封严环;辊弯成形;弯圆;有限元仿真;成形机理【作者】王海波;桑贺【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院,100144,北京;北方工业大学机械与材料工程学院,100144,北京【正文语种】中文【中图分类】TH1621 绪论1.1 国内外发展状况W型截面封严环是用于航空发动机上高速转动的密封环,是安装在两个法兰之间,用来保证在预定的使用寿命内两个法兰之间的密封性能的密封环.在国外,W型截面封严环核心加工技术只掌握在美国、加拿大等少数发达国家手中.国内尚未具备成熟、系统的设计分析和制造体系,应用于航空发动机上的封严环一直依赖进口.中航空天发动机研究院有限公司的朱宇和北京航空航天大学的万敏等人基于液压成形,提出动模外压成形方法,并建立了有限元模型,进行数值模拟和工艺试验,探讨了成形过程中环向失稳起皱等失效形式,提出了优化工艺参数.[1]南昌航空大学的陈希等利用有限元软件对其性能进行模拟分析,并计算了其在工作时的气体泄漏率,为设计封严环提供一定的理论依据及准则.[2]旋压或液压精密塑性成形是类似航空 W型截面封严环的“超薄、大变形、精密”环件加工的有效技术途径之一,也是值得深入研究发展的未来精密塑性成形技术的发展趋势.辊弯成形能保证零件质量、性能、使用要求[3],而且可以降低成本,提高零件的耐磨性及疲劳强度,具有成本低、效率高、可以生产复杂变截面产品等优点.[4]因此本文提出采用辊弯成形来制造此类薄壁复杂截面环件,开辟该类零件成形制造的另一种新方法.1.2 新型成形工艺简介W型截面封严环是航空发动机所用关键零件,在本文给出的新型W型截面封严环生产工艺中,其核心生产工艺为辊弯成形技术.辊弯成形是通过顺序配置的多道次成形轧辊,把金属板带不断地进行横向弯曲,以制成特定断面型材的工艺技术,是一种节材、节能、高效、先进适用的板金属成形工艺.[5-6]新型W型截面封严环生产工艺流程具体分为开卷、校直、辊弯、弯圆、焊接,工艺示意图如图1所示.金属板材经过校直之后进入辊弯生产线,得到直线形特定断面的零件.为获得符合形状的工艺产品,将直线形产品送入弯圆机.产品经过弯圆机成形之后变为端口未连接的环形件.最后将环形件的端口焊接在一起即可得到W型封严环.本文主要研究工艺为辊弯-弯圆连续成形工艺,未对焊接工艺进行探究.图1 工艺示意图2 新型W型截面封严环生产工艺有限元分析W型截面封严环的辊弯成形属于变截面辊弯成形,是大变形复杂非线性的成形过程.W型截面封严环材质为高温合金GH4169.在W型截面封严环成形过程中,轧辊自转,板料借助与轧辊之间的摩擦力的向前运动,发生形变.为了探究本文提出的新型W型截面封严环生产工艺中板材的变形行为,采用ABAQUS软件对该工艺进行有限元分析.本次仿真并未涉及焊接工艺.2.1 新工艺与传统工艺对比目前国内生产此类薄壁复杂截面密封环有两种工艺:一是中航空天发动机研究院有限公司的朱宇和北京航空航天大学的万敏等人基于液压成形,提出动模外压成形工艺[7],二是南昌航空大学提出的环形毛坯滚压成形工艺.[8]这两种工艺均能够生产符合要求的薄壁复杂截面密封环,技术发展较为成熟.新工艺核心技术为板材的辊弯成形,辊弯成形技术是一种节能、高效的金属成形工艺技术,节能意味着该成形工艺产生的能耗较低,高效意味着该工艺自动化程度较高,即由机械故障、能源失控以及人员操作失误所带来的风险程度较小.与传统工艺相比,本文提出的辊弯-弯圆成形工艺可以实现工件的连续性生产,在中航空天发动机研究院有限公司提出的动模外压成形工艺中,环形毛坯件需要置放于成形模具中,成形完毕后再取出,随后再置入新的毛坯件;南昌航空大学提出的滚压成形工艺需要将毛坯件在不同的成形道次间频繁取出、安置.相比较于这两种传统工艺,本文提出的新工艺能够将直线型板材连续、不间断地完成成形.工件成形完毕后,只需将板材切断,即可进行后续工件的成形.被切割的板材在完成焊接之后即为所需工件.新工艺大大提高了生产效率,节约了时间成本.2.2 新工艺成形过程变形与缺陷分析新型W型截面封严环在成形过程中,板材发生了较大的弹塑性变形.在板材的横截面成形为W型的过程中,板材的运动方向以及横截面方向都发生了较大的弹塑性变形,这两个方向上的变形均是通过轧辊对板材施加载荷实现的,轧辊形状的改变会导致载荷施加的大小、位置发生改变,从而使板材在成形方向与截面方向发生复杂的、不均匀的变形,经过一系列的道次,将板材成形为目标形状.在弯圆成形时,W型截面的板料是受压的过程,利用材料的特性和辅助轧辊完成弯圆的成形.在辊弯成形过程中,板材在出现能够预计到的横向弯曲、纵向弯曲的同时,还会产生出一些额外的、多余的变形.这些多余的变形会导致板料产生翘曲、扭曲、边波、减薄、破损、撕裂等现象,这种变形被称为冗余变形,冗余变形会影响零件成品的质量.在辊弯成形所应用的板材中,板材的的横向尺寸与纵向尺寸差距较大.在板材受到轧辊的载荷时,板材的纵向与横向产生的应变容易分布不均,从而引起翘曲及边波等现象.[9]边波经常出现在道次间切换时.边波的出现既响了产品的质量,也会引起材料堆积等情况影响生产线的正常运行.[10]在本工艺中,板材的辊弯成形与弯圆成形是连续进行的.由于目标零件的半径较大,以及高温合金钢优良的力学性能,板材弯圆成形中不会出现很大的弯曲变形量.[11] 2.3 有限元建模新型W型截面封严环的成形是复杂的、非线性大变形过程.板材选择高温合金GH4169.选择ABAQUS中的Explicit求解模块进行计算.对板材主要变形区域进行网格细化,通过有限元计算结果分析板材在成形过程的变形行为,探究其成形机理.2.3.1 高温合金钢力学性能及零件尺寸表1为GH4169材料性能参数.[12]目标零件及截面形状如图2所示,板材总长为176 mm,宽度为 16.6 mm,板材厚度 0.3 mm,板材厚度方向的变形对于分析板材整体的变形行为影响不大,所以板材选取壳单元建模.表1 GH4169的材料性能参数高温合金密度/(kg·m-3)弹性模量/MPa 泊松比屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa GH4169 8 200 203 100 0.3 286.6 844.2 图2 封严环及其截面形状W型截面封严环成形的过程中,板材一共经历了15个成形道次,第一道次为熨平道次,第2~6道次成形带有翼缘的U型截面,第7~13的成形W型截面,在这个过程中先将其两侧翼缘成形,随后将缘折弯,成形最终目标形状,第14、15道次为弯圆道次.2.3.2 成形工艺三维建模将板材与轧辊在有限元软件ABAQUS中装配在一起.轧辊间距为20 mm,第14道次与第15道次轧辊间距为12 mm,成形过程中,上下轧辊自身旋转,依靠摩擦力带动板料向前运动,摩擦系数0.3,这种建模方式符合实际生产情况.[13]第1道次为过压状态,其轧辊间隙为0.29 mm,第2、3道次为无间隙状态,其间隙为0.3 mm,第4 道次至第13 道次其间隙为0.35 mm.[14]图3 为W型截面封严环辊弯-弯圆成形工艺的三维简化模型装配图.模型网格划分:根据冷弯成形技术手册并借助Autocad绘图软件设计W型封严环成形轧辊,导入到有限元仿真软件ABAQUS草图模块中.在部件模块中将草图导入,通过旋转体选项完成轧辊的建模.板料网格全部为四边形,网格单元类型为S4R.在整个成形过程中,板材的变形相对于中线完全对称,所以对板材划分1/2的网格.这种划分方式既不影响仿真结果精度,又大大节省了仿真计算时间.上下轧辊采用离散刚体处理,网格单元类型为R3D4部分圆弧较大区域,网格给予细化处理.[15]图4为网格划分示意图.图3 装配示意图4 网格示意图3 新工艺仿真结果分析3.1 弯圆工艺应力分析根据仿真结果,对 W型截面封严环辊弯-弯圆连续成形中弯圆成形部分进行应力分析.对弯圆折弯弯角处(B、C),边腿边(A)的应力值进行分析.提取3个节点A、B、C如图5所示.图5 节点示意提取A、B、C的3个方向的应力如图6~8所示,板料在成形过程中的变形非常复杂,其应力值变化较大,反向加载应力比较大.图6 A点成形应力图7 B点成形应力图8 C点成形应力3.2 应力应变场分析有限元模型计算完成后,得到了板料的应力应变云图.图9为等效应力云图,图10为等效塑性应变云图.通过观察两幅云图可以看到,板材的折弯区域等效塑性应变较大,出现了轻微的材料堆积现象,同时在折弯区域少量节点处出现应力集中现象,以上现象与轧辊与板料间隙有关.3.3 成形力分析图9 等效应力云图图10 等效塑性应变云图从W型截面封严环成形过程有限元模型的仿真计算结果中提取各个道次的轧辊成形力,由于第1道次为熨平道次,所以轧辊的成形力从第2道次开始提取,可以得出如下规律:第2道次和第3道次的轧辊成形力增加幅度不大,说明板料在该阶段变形程度不大,随着板料成形角度的增加,变形程度逐渐加剧,轧辊成形力逐渐增大;直到完成类似“U”形件时轧辊力开始下降,继续成形边腿成形时,轧辊成形力的变化趋势不大,进行完成“W”型截面成形时轧辊力迅速增大,达到轧辊成形力的最大值.3.4 封严环厚度减薄分析传统滚压式封严环生产工艺会导致封严环成品厚度减薄较为严重,影响产品使用.辊弯成形工艺中,板材主要发生横向弯曲,厚度方向变形较小,因此材料减薄情况较轻.在有限元仿真结果中选取26个节点作为典型截面,如图11所示.通过提取第一、第二主应变计算板材减薄率[16],进而求得板材成形之后的厚度.将成形厚度与原始厚度进行对比,如图12,发现在辊弯成形中,由于材料不断进行横向弯曲,材料流动较为明显,在第12~14节点处材料厚度发生较明显改变.图11 节点示意图图12 板材厚度对比3.5 成形全过程分析根据以上应力应变云图以及板材厚度变化,在图12中选取厚度减薄较为明显的3个单元节点(其减薄率分别为 26.4% 、26.7% 、26.1% ),分析节点在完整的成形过程中应力、应变变化.根据仿真结果提取3个节点的全程应力应变数据,发现在成形过程中其最大应力分别为837.7 MPa、829.9 MPa、829.1 MPa,均未超过材料的抗拉强度,说明板材在成形过程中未出现断裂情况.提取3个节点的等效塑性应变数据,发现在成形过程中最大等效塑性应变分别为 0.7,0.67,0.58.通过观察动态云图发现,3个节点应力值达到最大时,其处于第6道次.在本工艺中,板材在完成前6道次的变形后,板材截面已经由“一”型变成了带有翼缘的“U”型,3个节点处于翼缘的过渡区域,板材在变形中纵向高度变化较大,导致材料流动现象明显.通过仿真结果探究板材的变形行为:在前6个道次中,板材发生变形的主要区域为“U”型截面底部板材以及翼缘过渡区域板材,这两区域的材料流动较为剧烈,具体表现为“U”型截面底部板材加厚,翼缘过渡区域板材减薄.第7~9道次中,板材变形区域为翼缘部分,板材变形均匀.第10~12道次中,板材主要变形区域为翼缘过渡区域,该区域板材将进行折弯,将板材截面成形为“W”型.直线型板材的成形完毕后,板材进入弯圆道次中完成最后的成形,在弯圆道次中,主要变形区域为“W”型截面3处折弯区域,由于这3处区域在前12道次中同样进行了较大程度的材料变形,所以这3处区域的板材的等效塑性应变最大(见图10).通过对仿真结果的研究发现,虽然板材在完整的成形工艺过程中未发生断裂情况,但是在1~6道次中的“U”型截面底部板材以及翼缘过渡区域板材成形应力已经接近板料的抗拉极限,在将板材进行折弯时,翼缘部分受到轧辊的挤压也产生了较大的成形应力.总结这两处现象发现,在本工艺中,当板材在进行纵向落差较大的成形时,成形应力上升明显,接近材料的抗拉强度.为避免成形应力高于抗拉强度导致板材断裂,应增加相对应的成形道次,缓解由于板材纵向高度变化引起的成形应力的增加,使板材更加平稳地过渡到相邻道次,保证产品的质量.4 结语本文提出了一种新型W型截面封严环生产工艺,即辊弯-弯圆-焊接成型工艺.将新工艺与传统工艺对比后发现,本文所提出的新工艺是具有节能、高效、成本低等优点的金属成形工艺技术,有着不可忽视的发展潜力,为国内生产薄壁复杂截面密封环形件提供了新的思路.对新工艺的核心工艺——辊弯-弯圆连续成形进行了有限元模拟.通过对有限元仿真结果的分析可以验证新工艺的可行性,板材在整个成形过程中并未出现拉裂、破损等情况,证明了新工艺可以用于生产W型截面封严环.同时指出了新工艺的需要改进之处,并给出优化方案.有限元模型的仿真计算结果中,通过对 W型截面封严环辊弯-弯圆连续成形的等效应力云图、等效塑性应变云图、轧辊成形力的成形规律以及板材厚度变化等方面的研究,研究了板材的变形行为.在新工艺中,板材的变形较大的区域为“W”型截面折弯处,板材在辊弯成形工艺中纵向高度变化较大,成形应力明显上升,3处弯角处变形程度最大;板材在弯圆成形工艺中变形程度较为均匀,所以在完整的成形工艺中,“W”型截面折弯处变形最为剧烈.折弯处板材最大成形应力接近于板材的抗拉强度.为了避免出现材料拉裂、破损等情况,应相应地增加成形道次,以保证产品的质量.参考文献【相关文献】[1][7] 朱宇,万敏.航空发动机薄壁W形封严环动模外压成形 [J].航空学报,2015,36(7):2457-2467[2][8] 陈希.航空发动机用金属封严环设计与性能分析研究[D].南昌航空大学,2014:1-9[3] 张若青,李凯,景作军.单轴变截面冷弯成型系统设计[J].机械设计与制造,2011(11):44-46[4] 刘化民,赵振山.冷弯型钢在板材深加工中的应用[C].全国钢材深加工研讨会.2014:111-115[5] 林军.高效节能连续油管关键制造技术研究[D].济南:山东大学,2010:3-9[6] 刘冰,张若青.多通道信号采集与分析系统在冷弯机组中的应用[J].中国仪器仪表,2012(3):43-46[9] 陈静.基于有限元分析的变高度定模动辊辊弯成形工艺研究[D].北京:北方工业大学,2016:15-17[10] 刘建伟,史建鹏,石朝亮.轻量化技术在汽车上的应用分析[J].汽车科技,2012(6):10-14[11] 胡星星,裘乐淼,张树有,等.基于混合响应面法的滚压成型回弹角预测控制及应用[J].浙江大学学报,2013,47(11):2010-2019[12] 郭凯云.高温合金复杂截面圆环多道次滚压不均匀变形行为研究[D].江西:南昌航空大学,2015:23[13] 刘江林,杨晓明,文建峰.有限元在冷弯型钢中的应用[J].精密成形工程,2011,3(2):60-62[14] 付磊.用数值模拟的方法分析轧辊间距对冷弯成型的影响[J].四川理工学院学报,2011,24(2):224-227[15] 陈兰,张新洲,孙宇,等.大型船用卷板机卷板成形过程的数值模拟[J].锻压技术,2011,36(5):76-80[16] Wang Haibo,Yan Yu,Han Fei,et al.Experimental and theoretical investigations of the forming limit of 5754O aluminum alloy sheet under different combined loading paths[J].International Journal of Mechanical Sciences,2017:133。
一种航空发动机异形封严环3d液压成形方法异形封严环是航空发动机制造行业发展中的一个重要组成部分,它在航空发动机的性能、可靠性和可靠性的保障中发挥着重要作用。
为了满足航空发动机制造行业的高性能、高效率和高可靠性的要求,封严环的制造工艺和成形工艺的优化改进就变得尤为重要。
目前,封严环的制造制造主要采用传统的机械加工加工,但它的成形工艺一直没有很好的解决。
因此,如何开发一种适用于封严环成形的液压成形工艺技术,成为制造行业研究人员面临的一个重大技术问题。
本文以一种新型的航空发动机异形封严环3d液压成形工艺为技术研究对象,通过对封严环成形过程分析,总结出该工艺参数的主要设置和技术特征,构建了一个完整的成形系统模型,并给出了有效的分析方法。
此外,该工艺模型还进行了实验验证,取得了较好的效果。
在本文研究的基础上,工艺参数得到优化,工艺模型可以用于改善航空发动机异形封严环的效率和可靠性。
该工艺工艺模型可以为今后制造类似异形封严环的逆变器的生产和制造提供参考。
以上是一种航空发动机异形封严环3d液压成形方法的研究进展及其对产品质量的影响的概述。
该技术可以有效改善航空发动机的效率和可靠性。
关于这一问题,实验研究表明,在3d液压成形制程中,工艺模型经过参数优化后,可以实现封严环中缺陷的有效消除,从而显著提高航空发动机异形封严环的性能和可靠性。
本文研究对航空发动机制造行业有重要意义,如果能够应用到实际生产中,那么生产效率将会大大提高,并显著提升航空发动机的可靠性,为客户提供满意的产品。
在本文研究的基础上,今后将继续从工艺分析的角度对航空发动机异形封严环3d液压成形工艺进行深入研究,满足不同行业不断增长的性能和可靠性要求。
综上所述,本文以一种新型的航空发动机异形封严环3d液压成形工艺为技术研究对象,分析了封严环成形过程及其特征,构建了一个完整的成形系统模型,并给出了有效的分析方法。
实验研究表明,经过参数优化后,3d液压成形制程可以消除封严环中缺陷,从而实现航空发动机异形封严环的高性能和高可靠性。
航空发动机用W形金属封严环结构优化设计李伟平;王立功;贾占举;单喜乐【摘要】为提高航空发动机W形金属封严环的密封性能,以某W形金属封严环为研究对象,建立金属封严环二维轴对称有限元模型,通过轴向刚度仿真与试验验证了仿真模型的正确性.利用ANSYS软件APDL语言和参数化技术对金属封严环结构尺寸进行参数化建模,以增大封严环与法兰间的接触应力为目标,利用ANSYS零阶优化算法对金属封严环进行结构参数优化,得到了其最优截面尺寸.结果表明:优化后W形金属封严环壁厚和波高有所减小,而最大接触应力提高了8.8%,最大Von?Mises应力降低了4.3%,因而可提升金属封严环密封性能和使用寿命;优化后W形金属封严环轴向刚度仅降低3.2%,对其力学性能影响不大.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)003【总页数】5页(P12-16)【关键词】W形金属封严环;航空发动机;接触应力;优化设计【作者】李伟平;王立功;贾占举;单喜乐【作者单位】湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TH136现代航空发动机技术已达到很高水平,要进一步提高叶轮机效率,很大程度上取决于叶轮机转子与机匣之间的封严效果。
因此,许多航空发动机研究计划把如何减少发动机内流损失、提高发动机性能作为重点研究内容之一[1]。
研究新型金属密封件来减少泄漏量,提高发动机推力和效率是当务之急。
W形金属封严环是一种新型自紧式金属封严环,不仅可以依靠自身的弹性反力和密封介质压力压紧密封端面而获得密封能力,而且可以补偿及缓冲密封端面因摩擦磨损、轴向分离及振动等产生的轴向分离位移。
目前W形金属封严环被已经被广泛应用于航空发动机,但国内对其研究开展较晚。
国外学者TAYLOR[2]提出了截面形式为多曲面结构的W形金属封严环;MORE和DATTA[3]对用于该封严环的各种高温合金材料做了一系列的应力松弛测试试验;SARAWATE等[4]搭建了高压实验系统平台,对W形金属封严环进行了密封性能测试。
专利名称:一种密封结构及发动机专利类型:发明专利
发明人:曹恒超,陆健,王斌,封慧申请号:CN201911133647.0申请日:20191119
公开号:CN110848392A
公开日:
20200228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及密封技术领域,具体公开了一种密封结构及发动机,该密封结构包括内环和外环,内环套设于轴件且与轴件密封配合,外环套设于内环且与内环间隙配合,外环密封设置于安装孔,内环的外周面上沿内环的周向间隔设置的多个动压槽,外环上设有封闭的弹性腔,弹性腔呈环形且设置于动压结构的外周。
由于外环和内环间隙配合,能够避免内环和外环接触磨损,即便轴件偏心时,内环与外环在一侧相互靠近,动压槽在该处能够提供较大的动压力使内环和外环分离,从而避免内环和外环接触磨损,同时,弹性腔在该处会被压缩,进而会导致弹性腔气压增大,使弹性腔在被压缩之外的其余位置向内环侧凸出,保证内环和外环之间的密封间隙稳定,保证密封的可靠性。
申请人:潍柴动力股份有限公司
地址:261061 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲
国籍:CN
代理机构:北京品源专利代理有限公司
代理人:胡彬
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专利名称:一种航天器W型带式压紧释放机构专利类型:发明专利
发明人:冯世绪,张也,吴跃民,焦云雷,杨涛
申请号:CN202210338812.1
申请日:20220401
公开号:CN114671053A
公开日:
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供了一种航天器W型带式压紧释放机构,包括预紧座、压紧座和压紧摆杆,预紧座上方安装预紧块、预紧弹簧和预紧帽,且预紧帽与预紧块配合,使得W型压紧带不发生回弹;预紧座下方通过二号零件、一号零件和若干压紧支撑块连接至压紧座,压紧座上部对称安装压紧摆杆,压紧座下部两侧对称安装拉环,每个拉环通过一根压紧联动绳连接至一个压紧摆杆,使得压紧联动绳在外力作用下能够带动压紧摆杆转动压紧W型压紧带。
本发明所述的航天器W型带式压紧释放机构,使用带式压紧释放机构联动方式,保证重量不增加前提下,压紧力提高一倍。
申请人:天津航天机电设备研究所
地址:300301 天津市滨海新区高新园区滨海科技园神舟大道101号
国籍:CN
代理机构:天津滨海科纬知识产权代理有限公司
代理人:苏冲
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专利名称:一种航空发动机测试密封结构
专利类型:发明专利
发明人:赵丹,伏宇,惠广林,张康,薛艳,任宁,李华臣,赵春雷,兰梅
申请号:CN201911234682.1
申请日:20191205
公开号:CN110987458A
公开日:
20200410
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种航空发动机测试密封结构,包括测试引线安装座,其特征在于,还包括测试密封堵头和测试密封堵冒,所述测试密封堵头为内部设有通孔的柱体结构,且设有凸台,一端与测试引线安装座连接,另一端由若干瓣体组成圆柱体,由瓣体组成圆柱体部分的内部通孔直径小于测试引线直径,且通过外螺纹与测试密封堵冒连接,在测试密封堵冒拧入至与凸台贴合时,压紧瓣体。
本发明结构装拆方便,未采用密封胶,提高了装配分解效率;减少对测试引线的损坏;可重复使用,成本低效率高。
申请人:中国航发四川燃气涡轮研究院
地址:610500 四川省成都市新都区新军路六号
国籍:CN
代理机构:北京清大紫荆知识产权代理有限公司
代理人:张卓
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910274999.1
(22)申请日 2019.04.08
(71)申请人 北方工业大学
地址 100041 北京市石景山区晋元庄路5号
(72)发明人 阎昱 门明良 王海波 李强
(74)专利代理机构 北京慧泉知识产权代理有限
公司 11232
代理人 李娜
(51)Int.Cl.
B21D 5/14(2006.01)
B21D 37/10(2006.01)
B21D 53/18(2006.01)
B23P 15/00(2006.01)
(54)发明名称
一种航空发动机W型封严环制造方法
(57)摘要
本发明公开一种航空发动机W型封严环制造
方法,包括:步骤一、根据所需要成形的W型封严
环的结构形式,计算成形所需道次数;步骤二、设
计每一道次的轧辊,加工生成所有的辊子对;步
骤三、W型封严环的工艺加工;本发明通过辊弯-
弯圆成形,能保证公差范围内连续性工艺制造方
法,能降低生产成本,工艺自动化程度高,技术风
险低,有助于提高成形质量;且利用橡皮或充满
液体的橡皮囊做模具,可以在压力作用下将板料
包贴在与其对应的刚性模具上成形,使零件成形
时橡皮接触材料表面,没有机械损伤,保护工件
表面质量,还可吸收能量,延长冲击作用时间,使
金属薄板产生更多塑性变形,成形出符合生产要
求的零件,
节能高效。
权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 110125214 A 2019.08.16
C N 110125214
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110125214 A
1.一种航空发动机W型封严环制造方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
步骤一、根据所需要成形的W型封严环的结构形式,计算成形所需道次数;
步骤二、设计每一道次的轧辊,加工生成所有的辊子对;
辊压辊子对的圆周表面轮廓由每一道次成形的截面形状决定,每一道次上都有上下放置的共轭的辊子对,分为W型板辊压上模和辊压下模,辊子对中辊子的安装间距由板料厚度决定;
步骤三、W型封严环的工艺加工;
在同一条生产线上进行W型封严环的加工,生产线加工包括四个阶段,第一阶段为开卷校平,第二阶段为辊弯成形,第三阶段为在线弯圆,第四阶段为校形对焊;在第一阶段,将钢卷板材进行开卷,送入矫平机进行校平,在第二阶段,通过多道次辊压,成形出直线型的W形截面的零件,在第三阶段,对直线型零件进行弯圆,成形出圆形的环之后,将其切割剪裁下来,在第四阶段,对其进行校形,用离子束焊接将其连接起来,最终成形出一个完整的W型封严环;
其中,所述的开卷校平,是将钢卷板材装到开卷机上,通过涨紧钢卷内孔来撑住钢卷,然后通过旋转将钢带头部送入矫平机,对不平整的板材进行校平;
其中,所述的辊弯成形,是对直线型板材的辊压,每一道次上都有上下放置的共轭的辊压辊子对,分为W型板辊压上模和辊压下模,辊子对中辊子的安装调整根据实际生产的W型板决定,两个辊子的安装间距由板料厚度决定;
其中,所述的在线弯圆,是将第二阶段辊压出来的直线W型板,送入弯圆机,弯圆机上辊轮和左右辊轮的安装生产根据W型板的截面形状确定,辊轮之间的安装间距根据最终成形的零件直径大小以及宽度、厚度来调节;通过电动机驱动,使左右辊轮同向转动,而上辊轮相对左右辊轮反向转动,在弯圆机上进行折弯,从而把直线W型板弯成一整圆圈,然后将其切割剪裁下来,上升上辊轮即可取出环形零件;
其中,所述的校形对焊,是对剪裁下来的环状零件进行校形修整,使零件达到工程应用所要求的尺寸形状精度然后用离子束焊接将其连接成形。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机W型封严环制造方法,其特征在于:所述的辊压上模或者辊压下模为橡皮或充满液体的橡皮囊制造的软模,可以在压力作用下将板料包贴在对应的刚性下模或上模上成形,即若辊压上模为软模,则辊压下模为刚性模;若辊压下模为软模,则辊压上模为刚性模。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机W型封严环制造方法,其特征在于:所述的弯圆机上辊轮或者左右辊轮为橡皮或充满液体的橡皮囊制造的软模,可以在压力作用下将板料包贴在对应的刚性辊轮山弯圆成形,即若上辊轮为软模,则左右辊轮为刚性模;若左右辊轮为软模,则上辊轮为刚性模。
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