整体式进气道唇口的制备方法及整体式进气道唇口与流程

1.本发明涉及航空飞机领域，特别涉及一种整体式进气道唇口的制备方法及整体式进气道唇口。


背景技术：

2.现有的电动汽车的电池包安装方式一般分为固定式和可换式。
3.铝合金在航空发动机上有较为广泛的应用，主要用于外部短舱、低压压气机、机械系统、控制系统等部件，铝合金品产品具有重量轻、价格便宜、易成形等优点，可以通过热工艺成形大曲率薄壁零件。
4.进气道唇口是飞机发动机短舱进气道的重要组成部分，具有大曲率、大尺寸(最大外径超过2000mm，截面深度超过250mm)、大拉深比等结构特点，其截面一般为“c”型或“v”型，位于发动机的最前端，有整流、防冰、防电击和防鸟撞等作用。唇口的上述结构特点导致其对于厚度尺寸、表面轮廓度、表面粗糙度要求较高。
5.目前，大尺寸唇口的制造工艺多为分瓣后成形，然后通过铆接或者焊接工艺进行连接。分瓣成形具有以下问题：1)连接为铆接或焊接工艺，导致连接处的尺寸精度和力学性能降低，同时增加了零件重量；2)唇口在成形时各个部位受力不均匀，导致成形后回弹和起皱现象严重，偏离了轮廓精度要求，最终影响零件的气动性能
6.整体成形的唇口质量明显高于分瓣成形，目前也出现了采用充液拉深工艺制备整体式唇口的冷工艺，坯料在成形时塑性较低，易出现减薄破裂的情况；同时为保证成形过程中的液压调节，一般液压设备设计的比较复杂，设备成本较高，不利于批量生产。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的整体成形的唇口坯料易出现减薄破裂的上述缺陷，提供一种整体式进气道唇口的制备方法及整体式进气道唇口。
8.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
9.一种整体式进气道唇口的制备方法，所述进气道唇口的制备方法包括以下步骤：
10.s10：将制作整体式进气道唇口的环形坯料加热至固溶状态，并对所述环形坯料进行保温；
11.s20：将保温后的所述环形坯料转移至设置在安装座的凹模；
12.s30：型坯，利用凸模对环形坯料进行冲压，所述凸模达到预设位置后停止冲压；同时，对所述环形坯料进行水冷。
13.在本方法中，通过将环形坯料加热至固溶状态，并随后保温，使得环形坯料的温度更加统一。保温后的环形坯料转移至凹模，利用凸模冲压，完成型坯，使得环形坯料形成进气道唇口的形状，能够避免进气道唇口出现减薄破裂的问题。同时，在冲压时同步对环形坯料水冷，在模具的固定性，能够有效避免环形坯料出现淬火变形的问题，能够提高进气道唇口的成型质量，能够提高进气道唇口的力学性能。
14.较佳地，所述安装座设有冷却水进口，所述凸模对所述环形坯料进行冲压时，外部水源通过所述冷却水进口流入所述安装座。
15.在本方法中，外部水源通过冷却水进口流入安装座，从而能够方便、快捷地对模具内的环形坯料冷却降温，操作也简单、容易控制。
16.较佳地，在步骤s30中，利用凸模对环形坯料进行冲压的时间不大于5s。
17.较佳地，在步骤s10中，对所述环形坯料进行保温的时间的范围为0.5h-1h。
18.佳地，在步骤s10中，加热后的所述环形坯料的温度范围为530℃-540℃。
19.较佳地，在步骤s20中，保温后的所述环形坯料转移至所述凹模所使用的时间不超过10s。
20.较佳地，步骤s30之后还包括对所述型坯进行切除压边料，并将所述型坯的内表面和/或所述型坯的外表面机加工至成品尺寸。
21.较佳地，所述环形坯料的最大直径为3200mm，所述环形坯料的最小直径为280；
22.和/或，所述环形坯料的厚度为2mm；
23.和/或，制作所述环形坯料的材料为铝合金板材；
24.和/或，制作所述环形坯料的材料包括2219铝合金板材、2618铝合金板材。
25.一种整体式进气道唇口，所述进气道唇口采用如上所述的整体式进气道唇口的制备方法制造。
26.在本方法中，采用上述方法制造的整体式进气道唇口厚度均匀，质量好，力学性能佳。
27.较佳地，所述进气道唇口的制造步骤包括：
28.sa：环形坯料的原材料为2219铝合金板材，环形坯料的厚度为2mm，环形坯料的最大直径为3200mm，环形坯料的最小直径为310mm；
29.sb：将步骤sa中的环形坯料加热至540℃，并保温1h；
30.sc：将sb中保温后的环形坯料转移至凹模，转移过程所用的时间不大于10s；
31.sd：型坯，打开安装座的冷却水进口，通入冷却水；同时，利用凸模对环形坯料进行冲压，凸模达到预设位置后停止冲压，压时间为5s；
32.se：取出型坯，切除型坯的压边料，将型坯的内表面和外表面机加工至成品尺寸。
33.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
34.本发明的积极进步效果在于：
35.本发明通过将环形坯料加热至固溶状态，并随后保温，使得环形坯料的温度更加统一。保温后的环形坯料转移至凹模，利用凸模冲压，完成型坯，使得环形坯料形成进气道唇口的形状，能够避免进气道唇口出现减薄破裂的问题。同时，在冲压时同步对环形坯料水冷，在模具的固定性，能够有效避免环形坯料出现淬火变形的问题，能够提高进气道唇口的成型质量，能够提高进气道唇口的力学性能。
附图说明
36.图1为本发明较佳实施例的整体式进气道唇口的制备方法的流程图。
37.图2为图1整体式进气道唇口的制备方法中环形坯料的结构示意图。
38.图3为图1整体式进气道唇口的制备方法中型坯的示意图。
39.图4为本发明较佳实施例整体式进气道唇口的制备流出图。
40.附图标记说明：
41.环形坯料10
42.凹模11
43.安装座12
44.凸模13
具体实施方式
45.下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在实施例的范围之中。
46.如图1-图3所示，本实施例为一种整体式进气道唇口的制备方法，进气道唇口的制备方法包括以下步骤：
47.s10：将制作整体式进气道唇口的环形坯料10加热至固溶状态，并对环形坯料10进行保温；
48.s20：将保温后的环形坯料10转移至设置在安装座12的凹模11；
49.s30：型坯，利用凸模13对环形坯料10进行冲压，凸模13达到预设位置后停止冲压；同时，对环形坯料10进行水冷。
50.通过将环形坯料10加热至固溶状态，并随后保温，使得环形坯料10的温度更加统一。保温后的环形坯料10转移至凹模11，利用凸模13冲压，完成型坯，使得环形坯料10形成进气道唇口的形状，能够避免进气道唇口出现减薄破裂的问题。同时，在冲压时同步对环形坯料10水冷，在模具的固定性，能够有效避免环形坯料10出现淬火变形的问题，能够提高进气道唇口的成型质量，能够提高进气道唇口的力学性能。
51.作为一种实施方式，安装座12设有冷却水进口，凸模13对环形坯料10进行冲压时，外部水源通过冷却水进口流入安装座12。外部水源通过冷却水进口流入安装座12，从而能够方便、快捷地对模具内的环形坯料10冷却降温，操作也简单、容易控制。
52.在步骤s30中，利用凸模13对环形坯料10进行冲压的时间不大于5s。
53.在步骤s10中，对环形坯料10进行保温的时间的范围为0.5h-1h。
54.在步骤s10中，加热后的环形坯料10的温度范围为530℃-540℃。
55.在步骤s20中，保温后的环形坯料10转移至凹模11所使用的时间不超过10s。
56.步骤s30之后还包括对型坯进行切除压边料，并将型坯的内表面和/或型坯的外表面机加工至成品尺寸。
57.环形坯料10的最大直径为3200mm，环形坯料10的最小直径为280；环形坯料10的厚度可以为2mm；制作环形坯料10的材料为铝合金板材；制作环形坯料10的材料包括2219铝合金板材、2618铝合金板材。在其他实施例中，环形坯料10的尺寸还可以为其他值，材料也可以为其他材料。
58.在本实施例中，热成形所用模具可以具体包含凸模13、凹模11和压边结构，凸模13根据唇口的内表面形状设计，凸模13固定于压力机上部底座上，并预留压边量。凹模11根据唇口的外表面设计，凹模11固定于压力机下部的安装座12上，并预留压边量。
59.在本实施例中，所用原材料可以为铝合金环形坯料10，坯料的最大直径不超过3200mm，最小直径不超过310mm，厚度不小于2mm。为保证环形坯料10稳定均匀变形，首先根据规范将环形坯料10加热至530-540℃，也就是固溶状态，并保温0.5-1h。随后将保温后的环形坯料10转移至安装好的凹模11上，转移时间不超过10s。待环形坯料10转移到位后，启动与凸模13连接的主液压缸，使凸模13对坯料进行冲压，达到预设位置后便停止冲压，形成唇口的深腔结构，即型坯，冲压时间不超过5s。在冲压的同时还要对环形坯料10进行淬火。最后切除压边料，并对内外表面进行机械加工至成品尺寸。
60.在本实施例中，凹模11和凸模13均无需进行模具预热，并在模具安装座12处通冷却水，使得环形坯料10在冲压过程同时达到淬火效果，明显区别于传统的热工艺需要坯料冲压取出后单独淬火，模具的固定作用有效避免了淬火变形的情况。
61.本实施例的整体式进气道唇口热成形制备方法包括铝合金热冲压过程，并对该过程进行严格控制和优化，替代了传统的唇口分瓣方案，有效的减少了唇口分瓣方案带来的连接处尺寸精度差、力学性能低、表面易起皱、易回弹的情况，同时“热冲压过程同时淬火”的工艺有效减少了淬火变形的情况。
62.本实施例还公开了一种整体式进气道唇口，进气道唇口采用如上整体式进气道唇口的制备方法制造。采用上述方法制造的整体式进气道唇口厚度均匀，质量好，力学性能佳。
63.如图4所示，进气道唇口的制造步骤包括：
64.sa：环形坯料10的原材料为2219铝合金板材，环形坯料10的厚度为2mm，环形坯料10的最大直径为3200mm，环形坯料10的最小直径为310mm；
65.sb：将步骤sa中的环形坯料10加热至540℃，并保温1h；
66.sc：将sb中保温后的环形坯料10转移至凹模11，转移过程所用的时间不大于10s；
67.sd：型坯，打开安装座12的冷却水进口，通入冷却水；同时，利用凸模13对环形坯料10进行冲压，凸模13达到预设位置后停止冲压，压时间为5s；
68.se：取出型坯，切除型坯的压边料，将型坯的内表面和外表面机加工至成品尺寸。
69.本实施例的整体式进气道唇口的质量明显高于分瓣成形的唇口。其他也有采用充液拉深工艺制备整体式唇口的工艺，相对于本实施例的热成形工艺，该工艺属于冷工艺，唇口的材料在成形时塑性较低，易出现减薄破裂的情况；同时为保证成形过程中的液压调节，一般液压设备设计的比较复杂，设备成本较高，不利于批量生产。
70.传统的唇口的分瓣成形工艺导致连接处的尺寸精度和力学性能降低，同时增加了零件重量；传统的唇口成形过程各个部位变形不均匀，导致成形后的唇口回弹和起皱现象严重。
71.相对于传统的分瓣工艺的唇口，本实施例整体式进气道唇口的制备方法制造的整体式进气道唇口可减重5kg以上。此外，整体式进气道唇口表面的尺寸精度公差可达14mm，相对于分瓣唇口接口处的铆接或焊接力学性能提高了20％。
72.整体式进气道唇口的制备方法替代传统的唇口分瓣工艺，能够确保环形坯料10的各部位受力均匀，也减少了成形后整体式进气道唇口出现严重的回弹和起皱现象的频次。
73.整体式进气道唇口的制备方法相对于充液拉深工艺，整体式进气道唇口的制备方法为热工艺，原材料在成形时塑性较高，不易出现减薄破裂的情况。
74.在本实施例中，整体式进气道唇口的制备方法采用“热冲压过程同时淬火”的工艺，由于模具的固定作用，能有效避免环形坯料10淬火变形的情况。
75.在其他实施例中，环形坯料10的原材料还可以为2219铝合金板材，通过机械加工方式加工成为最大直径为3000mm。最小直径为300mm，厚度为2mm的环形坯料10；对环形坯料10进行加热，加热温度为535℃，保温时间为0.8h；随后将环形坯料10取出，放置于安装好的凹模11上，转移时间为8s；待环形坯料10转移到位后，开通模具安装座12处的冷却水，同时启动与凸模13连接的主液压缸，使凸模13对环形坯料10进行冲压，达到预设位置后便停止冲压，整个冲压时间为5s；冲压结束后取出型坯，切除压边料，并对内外表面进行机械加工至成品尺寸。
76.在另一实施例中，环形坯料10的原材料还可以为2618铝合金板材，通过机械加工方式加工成为最大直径为2900mm。最小直径为280mm，厚度为2mm的环形坯料10；对环形坯料10进行加热，加热温度为530℃，保温时间为1h；)随后将环形坯料10取出，放置于安装好的凹模11上，转移时间为6s；待环形坯料10转移到位后，开通模具安装座12处的冷却水，同时启动与凸模13连接的主液压缸，使凸模13对坯料进行冲压，达到预设位置后便停止冲压，整个冲压时间为4s；冲压结束后取出型坯，切除压边料，并对内外表面进行机械加工至成品尺寸。
77.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，所述进气道唇口的制备方法包括以下步骤：s10：将制作整体式进气道唇口的环形坯料加热至固溶状态，并对所述环形坯料进行保温；s20：将保温后的所述环形坯料转移至设置在安装座的凹模；s30：型坯，利用凸模对环形坯料进行冲压，所述凸模达到预设位置后停止冲压；同时，对所述环形坯料进行水冷。2.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，所述安装座设有冷却水进口，所述凸模对所述环形坯料进行冲压时，外部水源通过所述冷却水进口流入所述安装座。3.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，在步骤s30中，利用凸模对环形坯料进行冲压的时间不大于5s。4.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，在步骤s10中，对所述环形坯料进行保温的时间的范围为0.5h-1h。5.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，在步骤s10中，加热后的所述环形坯料的温度范围为530℃-540℃。6.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，在步骤s20中，保温后的所述环形坯料转移至所述凹模所使用的时间不超过10s。7.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，步骤s30之后还包括对所述型坯进行切除压边料，并将所述型坯的内表面和/或所述型坯的外表面机加工至成品尺寸。8.如权利要求1所述的整体式进气道唇口的制备方法，其特征在于，所述环形坯料的最大直径为3200mm，所述环形坯料的最小直径为280；和/或，所述环形坯料的厚度为2mm；和/或，制作所述环形坯料的材料为铝合金板材；和/或，制作所述环形坯料的材料包括2219铝合金板材、2618铝合金板材。9.一种整体式进气道唇口，其特征在于，所述进气道唇口采用如权利要求1-8中任意一项所述的整体式进气道唇口的制备方法制造。10.如权利要求9所述的进气道唇口，其特征在于，所述进气道唇口的制造步骤包括：sa：环形坯料的原材料为2219铝合金板材，环形坯料的厚度为2mm，环形坯料的最大直径为3200mm，环形坯料的最小直径为310mm；sb：将步骤sa中的环形坯料加热至540℃，并保温1h；sc：将sb中保温后的环形坯料转移至凹模，转移过程所用的时间不大于10s；sd：型坯，打开安装座的冷却水进口，通入冷却水；同时，利用凸模对环形坯料进行冲压，凸模达到预设位置后停止冲压，压时间为5s；se：取出型坯，切除型坯的压边料，将型坯的内表面和外表面机加工至成品尺寸。

技术总结
本发明公开了一种整体式进气道唇口的制备方法及整体式进气道唇口。进气道唇口的制备方法包括以下步骤：将制作整体式进气道唇口的环形坯料加热至固溶状态，并保温；将保温后的环形坯料转移至设置在安装座的凹模；利用凸模对环形坯料进行冲压，凸模达到预设位置后停止冲压；同时进行水冷。通过将环形坯料加热至固溶状态，并随后保温，使得环形坯料的温度更加统一。保温后的环形坯料转移至凹模，利用凸模冲压，完成型坯，使得环形坯料形成进气道唇口的形状，能够避免进气道唇口出现减薄破裂的问题。同时，在冲压时同步对环形坯料水冷，在模具的固定性，能够有效避免环形坯料出现淬火变形的问题，能够提高进气道唇口的成型质量和力学性能。性能。性能。


技术研发人员：王东 陈琛
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：2022.01.29
技术公布日：2023/8/8