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摘要：對某型發(fā)動機(jī)的重要零件不銹鋼流線型面導(dǎo)氣錐成形工藝進(jìn)行了研究。介紹了有關(guān)成形工藝和模具結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：采用在同一凹模上三次拉延和一次翻邊之后再經(jīng)焊接的方法是成形導(dǎo)氣錐的有效方法，依此可以獲得尺寸精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠和重量輕的不銹鋼流線型面導(dǎo)氣錐。該方法對成形類似復(fù)雜零件具有參考價值。
關(guān)鍵詞：不銹鋼；流線型面；導(dǎo)氣錐；成形工藝；焊接

一、前言

導(dǎo)氣錐是某型發(fā)動機(jī)的重要零件。原導(dǎo)氣錐(見圖1)由一半球頭沖壓件與一直管件焊接而成，工藝簡單，加工方便，但是，工作型面存在突變，致使通過氣體的流場損失大，嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的使用性能。解決這一問題的根本途徑是，采用具有符合氣體流動規(guī)律的流線型面導(dǎo)氣錐(見圖2)，然而，工藝復(fù)雜，制造困難。在專項(xiàng)工藝研究的基礎(chǔ)上，終于研制成功流線型面導(dǎo)氣錐，它不但完全滿足設(shè)計(jì)和使用要求，而且，重量降低0.5kg以上。目前，該項(xiàng)技術(shù)已通過部級科技成果鑒定，并已被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會效益。

圖1原導(dǎo)氣錐結(jié)構(gòu)圖

圖2流線型面導(dǎo)氣錐結(jié)構(gòu)圖

二、結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)

導(dǎo)氣錐類似于直角彎頭，大小端口內(nèi)徑之比約為3.5，兩個端口附近柱面以外的部分，以符合氣體流動規(guī)律的流線型面光順過渡而成。零件圖紙還規(guī)定了過渡型面的形狀、尺寸及公差(具體要求省略)，結(jié)構(gòu)不對稱。端口內(nèi)徑的尺寸及公差分別為�ⅵ�221±0.5和�ⅵ�63±0.2，尺寸精度要求較高。零件材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，厚度為2mm，壁厚不允許小于1.5mm，要求經(jīng)受氣密和耐壓檢驗(yàn)。

顯然，直接成形這樣一種型面復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不對稱、尺寸精度要求高和有最小壁厚限制的整體導(dǎo)氣錐是十分困難的，即使不考慮零件材料的流動和變薄極限，也將面臨材料的嚴(yán)重起皺和破裂等非常棘手的問題。因此，導(dǎo)氣錐的工藝問題首先是，在方便成形和后續(xù)加工并確保流線型面的前提下。如何將其一分為二，分別成形和加工，其次是如何消除和改善其在成形過程中的起皺、變薄和破裂等現(xiàn)象，再次是如何保證其最終的形狀結(jié)構(gòu)和尺寸精度。

三、工藝方案

成形導(dǎo)氣錐的方案是拉延→翻邊→焊接。工藝方案的關(guān)鍵首先是焊縫位置和形狀的選擇，如果選擇科學(xué)，便可以降低成形難度，簡化成形工序和工裝，方便焊口加工，減少焊接變形，使焊縫最短以減少焊縫對導(dǎo)氣錐有關(guān)性能的不利影響。經(jīng)過試制和優(yōu)化，將焊縫確定在距小端口面4mm處、與水平面成76°夾角的小端口圓柱面的斜剖面上，焊縫為一平面橢圓。現(xiàn)將位于焊縫左右的部分分別稱做彎頭和接頭，接頭是一帶斜端面的直管件，不需要成形。其次是彎頭的成形，成形彎頭采用三次拉延→翻邊的工藝方案。這里的多次拉延與通常的多次拉延不同，主要特點(diǎn)是每一次拉延使用同一個凹模，每一次拉延都有其側(cè)重點(diǎn)。一次拉延重點(diǎn)解決底部懸空起皺，兼顧防止底部圓角處破裂，以成形彎頭的大部分深度和底部輪廓；二次拉延主要解決凸緣起皺，兼顧防止底部圓角處破裂，成形彎頭的整個深度；三次拉延著重解決底部圓角處變薄和破裂，使底部基本上實(shí)現(xiàn)流線型面，底部圓角半徑到位。至此，彎頭為下一步翻邊工序做好了結(jié)構(gòu)尺寸上的準(zhǔn)備。預(yù)制翻邊孔時，應(yīng)使孔的中心下移，確保材料能夠延伸到圓角半徑r15以外的小端口圓柱型面上。

導(dǎo)氣錐的成形工藝流程為：下料→三次拉延→預(yù)制翻邊孔→翻邊→銑切彎頭邊部→銑切接頭→焊接→修整打磨→檢驗(yàn)。

導(dǎo)氣錐的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸和公差依靠經(jīng)驗(yàn)估算和修模保證。

四、模具結(jié)構(gòu)

導(dǎo)氣錐的拉延和翻邊模具結(jié)構(gòu)分別見圖3和圖4，拉延和翻邊下模結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，實(shí)際只使用同一個下模，在不同成形階段，只需更換相應(yīng)的上模。

圖3拉延模具結(jié)構(gòu)圖
1.上模板2.導(dǎo)套3.壓料板4.凹模5.導(dǎo)柱6.下模板
7.成形模8.墊板9.壓套10.彈簧11.螺桿12.凸模

圖4翻邊模具結(jié)構(gòu)圖
1.上模板2.固定模板3.導(dǎo)套4.導(dǎo)柱5.凹模6.沖頭7.下模板
8.墊板9.成形模10.壓料塊11.壓套12.彈簧13.螺桿14.楔塊

在拉延時，壓料板3在彈簧10的作用下，依次壓緊毛坯、凹模4和成形模7，之后凸模12向下滑動，使毛坯成形，成形模起校形作用，凸模下滑到位后抬起，此時，壓料板作卸料用。二、三次拉延時，在更換凸模之后，重復(fù)上述過程。

在翻邊時，壓料塊10在彈簧12作用下，緊壓翻邊件，楔塊14開始下移，沖頭6通過楔面獲得翻邊力，楔塊下滑到位后，翻邊動作結(jié)束。楔塊和壓料塊依次抬起，頂料桿同時頂起凹模5和成形模9，成形模左右分開，拿掉沖頭，取出零件。再次翻邊時，合緊后的成形模隨下移的頂料桿進(jìn)入到壓套11內(nèi)，凹模與壓套借助定位銷定位，將翻邊件和沖頭依次放入成形模和翻邊件內(nèi)，重復(fù)前述動作和過程。

成形模可以沿中軸面左右分開，以方便取件，其外表面是帶14°錐角的圓錐面，與壓套緊密配合，確保成形模左右兩半始終沿分界面貼合。壓套與下模板固定。凹模置于成形模之上，防止毛坯在成形時被成形模的分界面劃傷，凹模與成形模之間是一調(diào)整墊片，凹模懸空在壓套約0.5mm高處。在翻邊時，使用限位塊調(diào)整楔塊的下移量，以防壓傷彎頭底部。模具材料可根據(jù)零件的批量要求，分別選用低、中和高檔材料。模具結(jié)構(gòu)類似擠壓模具結(jié)構(gòu)，采用二層組合凹模。模具工作部分的尺寸決定零件的尺寸精度，這里重點(diǎn)考慮成形件在成形和切邊之后，材料回彈對零件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和公差的影響。

五、結(jié)論

(1)拉延→翻邊→焊接工藝是制造流線型面導(dǎo)氣錐的有效方法，采用該工藝可以獲得尺寸精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠和重量輕的導(dǎo)氣錐。

(2)彎頭的成形方法有效地解決了成形過程中的材料嚴(yán)重起皺、變薄和破裂等難題，因而該方法對成形型面復(fù)雜、結(jié)構(gòu)不對稱、尺寸精度要求高和底部曲面不規(guī)則的類似零件具有一定的借鑒意義。

(3)模具結(jié)構(gòu)合理，能夠滿足一定批量的流線型面導(dǎo)氣錐工業(yè)生產(chǎn)需要。 (end)

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