專利名稱：Tc11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)扇葉片鍛件的平衡角技術(shù)領(lǐng)域，具體為TC11合金大型風(fēng)扇葉 片鍛件平衡角的確定方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機TC11合金大型風(fēng)扇葉片其特點是寬弦、薄壁、扭曲大。其鍛件的研 制是難點，在扭曲葉片的鍛造工藝中，首先，通過對坯料的制坯，然后進(jìn)行敞 開模鍛成形鍛造，工藝分析中平衡角的確定是鍛造成形的關(guān)鍵，也是葉片鍛造 模具型腔設(shè)計時考慮的前提條件，所以，在對葉片進(jìn)行鍛造成形分析時，為了 有利于鍛件各部位形狀在模鍛時按照金屬材料塑性成形規(guī)律充足成形，而對葉 片鍛件的扭曲葉身型面進(jìn)行鍛造方向的合理選擇，即通過對葉身截面繞型線坐 標(biāo)中心的旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)后的鍛造方向上的截面型線坐標(biāo)軸方向與理論型線坐標(biāo)軸 方向的所轉(zhuǎn)角度即平衡角達(dá)到較佳的角度。而平衡角的確定是難點中的關(guān)鍵， 合適的平衡角的確定不僅能夠有效減低鍛件的成形力，而且也能減小模座所受 的側(cè)向分力，提高TCll合金大型風(fēng)扇葉片的鍛造充足成形，利于TC11合金大 型風(fēng)扇葉片鍛件敞開式模鍛。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了 TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方 法，通過該方法確定平衡角后，使得風(fēng)扇葉片鍛件的坯料和鍛件在加工后其組 織和性能均滿足工藝要求，成功解決了依靠進(jìn)口、購置成本高的難題。 其技術(shù)方案是這樣的其特征在于其包括以下步驟，
(1) 、基于UG三維CAD設(shè)計軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的每個 截面的X， Y， Z坐標(biāo)點計算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面的完 整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；
(2) 、以三典型截面重疊的原點為基點，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛 造成形時進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自由鍛上方便會計快速成形，對于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時針旋轉(zhuǎn)的角 度就初步確定平衡角；
(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；
(a) 、葉型扭曲度較大時作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點的充足成形，又 要考慮進(jìn)汽邊背弧"倒勾"余塊不宜過大；
(b) 、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；
(c) 、精鍛或少余量葉片鍛造時，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角cx ;
(d) 、坯料葉身采用扁坯形式時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形式 時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)大；
(4)、平衡角a確定中驗證角e的應(yīng)用；
在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對稱中心線，該中心線與鍛造方向 軸線的夾角就作為平衡角a確定中考慮的驗證角P，驗證角控制在48。 -52° 之間，小于48°在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45。；
(5)通過葉根、葉冠、凸臺的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧葉 根、葉冠、凸臺在初定的平衡角下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值模擬 仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗證；
對于TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深， 一方面從TC11合金塑性 成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要從高深型腔的受力分析
狀況考慮，大的打擊力對鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因此確定鍛造平衡角還要 兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角a，在確定平衡角a時要
使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
通過上述方法制定TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角a ，這樣通過在空氣 錘上在相變點溫度下3(TC 50'C采用四火制坯；通過在SPKA11200離合器式螺 旋壓力機上采用兩火模鍛；通過在相變點溫度下30'C 5(TC第一次退火加熱校 正及50(TC 55(TC溫度之間第二次退火，坯料和鍛件的組織和性能均滿足工藝 設(shè)計要求。

圖1為理論坐標(biāo)和鍛造坐標(biāo)的示意圖2為TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件及平衡角示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的確定過程
(1) 、基于UG三維CAD設(shè)計軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的 每個截面的X， Y， Z坐標(biāo)點計算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面 的完整型線，即分別為靠近葉根端截面3、葉身中間截面2、靠葉頂截面l， XY 坐標(biāo)系為理論坐標(biāo)系，X' Y，坐標(biāo)系為鍛造坐標(biāo)系；
(2) 、以三典型截面重疊的原點為基點，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛 造成形時進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自 由鍛上方便會計快速成形，對于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時針旋轉(zhuǎn)的角度就初 步確定平衡角a ;
(3) 根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；
(a) 、葉型扭曲度較大時作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點的充足成形，又 要考慮進(jìn)汽邊背弧"倒勾"余塊不宜過大；
(b) 、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；
(c) 、精鍛或少余量葉片鍛造時，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角a;
(d) 、坯料葉身采用扁坯形式時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角a轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形 式時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角a轉(zhuǎn)大；
(4) 、平衡角a確定中驗證角P的應(yīng)用；
在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對稱中心線，該中心線與鍛造方向 軸線的夾角就作為平衡角a確定中考慮的驗證角e ，驗證角控制在48。 -52° 之間，小于48。在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45° ;
(5) 通過葉根、葉冠、凸臺的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧 葉根、葉冠、凸臺在初定的平衡角a下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值 模擬仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗證；對于TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深， 一方面從TCll合金塑性成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要 從高深型腔的受力分析狀況考慮，大的打擊力對鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因 此確定鍛造平衡角還要兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角， 在確定平衡角時要使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
通過上述方法可以較精確的確定TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角a ，這 樣實現(xiàn)了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片鍛造的難題，實現(xiàn)了并掌握了國內(nèi)滿足 GJB494-88要求的TCll大規(guī)格95圓棒料冶金技術(shù)；掌握了在空氣錘上制坯關(guān)鍵 技術(shù)；掌握了TC11合金大型風(fēng)扇葉片模鍛階段的有限元數(shù)值模擬技術(shù)；掌握了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片熱校正技術(shù)；最為關(guān)鍵的是此鍛件研制成功解決了依靠 進(jìn)口的歷史，節(jié)省大量外匯，掌握了 TCll合金大型風(fēng)扇葉片熱加工技術(shù)，4為 鍛造方向，5為余塊。
權(quán)利要求
1.TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法，其特征在于其包括以下步驟，(1)、基于UG三維CAD設(shè)計軟件的二次開發(fā)程序，根據(jù)葉片型線數(shù)據(jù)的每個截面的X，Y，Z坐標(biāo)點計算出CAD圖形的理論型線，從中選擇三典型截面的完整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；(2)、以三典型截面重疊的原點為基點，充分考慮鍛件的塑性成形，考慮鍛造成形時進(jìn)、出汽側(cè)的側(cè)向分力盡量能夠達(dá)到平衡或者盡量足夠小，鍛坯在自由鍛上方便會計快速成形，對于TC11合金大型風(fēng)扇葉片順時針旋轉(zhuǎn)的角度就初步確定平衡角；(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；(a)、葉型扭曲度較大時作綜合考慮，既要考慮進(jìn)出汽邊最高點的充足成形，又要考慮進(jìn)汽邊背弧“倒勾”余塊不宜過大；(b)、靠葉頂截面葉型較寬，出汽邊較薄時，應(yīng)使葉頂出汽側(cè)平坦而加大平衡角；(c)、精鍛或少余量葉片鍛造時，應(yīng)適當(dāng)加大平衡角α；(d)、坯料葉身采用扁坯形式時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)小，坯料葉身采用圓坯形式時，應(yīng)適當(dāng)將平衡角轉(zhuǎn)大；(4)、平衡角α確定中驗證角β的應(yīng)用；在靠葉頂截面型線的出汽側(cè)作趨向延伸的對稱中心線，該中心線與鍛造方向軸線的夾角就作為平衡角α確定中考慮的驗證角β，驗證角控制在48°-52°之間，小于48°在鍛造工藝中采用定位和進(jìn)氣邊阻尼槽，但絕不允許小于45°；(5)通過葉根、葉冠、凸臺的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定，兼顧葉根、葉冠、凸臺在初定的平衡角下鍛造塑性成形情況，塑性成形通過數(shù)值模擬仿真技術(shù)來進(jìn)一步驗證；對于TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件葉根型腔高深，一方面從TC11合金塑性成形工藝要確保風(fēng)扇葉片鍛件充足成形；另一方面也要從高深型腔的受力分析狀況考慮，大的打擊力對鍛模應(yīng)力集中處極為不利，因此確定鍛造平衡角還要兼顧模具應(yīng)力集中處的受力影響，進(jìn)一步修正平衡角α，在確定平衡角α?xí)r要使葉根型腔最低處和葉身型面最低處盡量處于同一高度。
全文摘要
本發(fā)明為TC11合金大型風(fēng)扇葉片鍛件平衡角的確定方法。通過該方法確定平衡角后，使得風(fēng)扇葉片鍛件的坯料和鍛件在加工后其組織和性能均滿足工藝要求，成功解決了依靠進(jìn)口、購置成本高的難題。其特征在于其包括以下步驟，(1)選擇三典型截面的完整型線，即分別為靠近葉根端截面、葉身中間截面、靠葉頂截面；(2)以三典型截面重疊的原點為基點，初步確定平衡角；(3)根據(jù)初定平衡角進(jìn)行鍛造成形工藝分析；(4)平衡角α確定中驗證角β的應(yīng)用；(5)通過葉根、葉冠、凸臺的截面，進(jìn)一步進(jìn)行平衡角的修整和確定。
文檔編號G06F17/50GK101369292SQ200810156030
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者劉玉寶, 李湘軍, 王治平 申請人:無錫透平葉片有限公司