一家专注流体压力成形技术
【作 者】王梦寒;向相;李松林;胡亚飞;王周田;汪泽匪
航空发动机作为飞机的心脏，要保证它的零件能拥有良好的综合性能，好的制造工艺必不可少[1−2]。目前，航空零件的生产手段主要是通过锻造的方式[3]，其优越性在于它不但可以获得机械零件的形状轮廓，而且可以提高材料的综合力学性能和内部显微组织性能。因此，对于受力情况复杂、力学性能要求高的重要零部件，多数都是采用锻造方法来生产制备[4−7]。
在锻造过程中，要保障成形质量，预成形是必不可少的一步，好的预成形件能使锻件具有良好的变形效果，良好的变形效果又能使它具有较好的微观组织，这样使其具有较好的组织性能和力学性能。因此，研究发动机盘类件的预成形件的设计方法具有重大的科研意义和工程应用价值[8]。近年来，许多国内外学者对预成形工艺进行了大量研究。ZHAO 等[9−10]对截面为H形的锻件采用反向模拟法进行了设计研究，研究了变形过程的边界条件，并采用正向模拟对设计的预锻件进行模拟验证，结果表明采用反向模拟法设计的预锻件充填效果良好。LU等[11]用ESO法(渐进结构优化设计方法)对预锻件进行设计，随后对盘形件的预锻模具以及逆向优化路径的预成形设计等进行了研究，验证了 ESO 法在预成形设计方面的有效性。本文作者基于盘类件预成形共性问题，对盘类件的荒坯进行分段设计，并且联合 Matlab 及Autocad软件，实现荒坯形状的自动生成，还结合有限元模拟实验和生产试制验证该荒坯的实用性。这种将共性问题与自动化结合的思想在航空发动机盘类件的预成形设计中有较好的效果，可以考虑将它应用到其他类型零件的预成形设计中。
【结 论】
1)研究了航空盘类件模锻成形的变形规律，提出了基于镦粗变形的预成形分段设计方法。运用此方法所设计的预成形坯料，能在模锻中使锻件拥有不错的变形量与均匀性，但此预成形设计方法目前仅对不存在高筋、深腔的盘类件有较大作用，对于存在高筋、深腔的盘类件还需要继续进行研究。
2)设计的盘类件成形规律与自动化程序相结合的方法在制定预成形坯料过程中具有很强的可行性，并具有一键生成坯料形状的功能，不仅为预成形形状的设计节省了大量时间，而且使用生成的荒坯在锻件成形后能使锻件大部分部位的变形量满足所要求的变形量(0.43~1.05)。
3）在使用此荒坯进行模锻后的锻件在室温拉伸、高温拉伸、持久、蠕变、高倍等组织性能上均能满足标准要求，锻件的晶粒度也能达到10级及以上，进一步验证了本文所提出的方法即将盘类件成形共性问题与自动化程序相结合的有效性。
以下是正文：
