空心支板的成形模具设计

摘 要：通过对航空发动机机匣的空心支板零件结构分析，合理设计了零件的成形方案和模具结构，通过生产验证，模具成形效果较好。

关键词：空心支板;成形;模具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.052

1 前言

航空发动机的内涵机匣和外涵机匣之间，通常使用空心支板进行联接，空心支板的内腔通常是用于安装管路、线缆的通道。为了对机匣内的气流起改变流速流向的作用，空心支板的形状通常是复杂曲面的钣金零件，成形比较困难。

2 零件分析

某航空发动机机匣的空心支板结构见图1，该空心支板是联接内涵机匣和外涵机匣的支撑承力件，同时其气动外形对机匣内的气流起改变流速流向的作用，因此形状较为复杂，其凸缘部位与外涵机匣进行焊接。

空心支板的材料为高温合金板GH3044，材料厚度1.5mm，零件只允许在图示位置有1條焊缝，焊缝等级Ⅱ级，零件最终需固溶热处理。可以看出其空心内腔形状并不是朝固定的一个方向，尾部区域有反翘。从材料看，高温合金的抗拉强度685MPa、弹性模量203GPa，成形时回弹大。

3 成形方案及主要模具结构

3.1 成形方案

零件采用板材成形，由于形状较为复杂，除最初的预弯曲可以采用折弯机或压床外，其余均需要采用手工进行成形。

零件加工成形的方案为：①下料→②预弯成V形→③按图2进行成形（用图3成型模）→④去焊接边余量→⑤焊接→⑥探伤→⑦翻边凸缘部位（用图4翻边模）、补焊凸缘缺口、打磨焊缝→⑧固溶处理→⑨校正→⑩线切割去除余量。

3.2 主要模具结构

零件预弯的模具较为简单，可直接用折弯机多次压弯，不进行细述。

图3的成形模具采用铰链式外模夹板+芯胎结构。外模分为两半，用铰链轴装配后，两半外模可以沿铰链轴转动。其中外模夹板将芯胎尾尖部露出，是因为成形时将有多余材料需要手工去除，如不露出尾尖部，模具夹紧时材料将无处可去而发生干涉，并且尾尖部需要手工敲修成形。同时敲修成形后就在成形模夹紧的状态进行零件焊接。

由于零件空心内腔形状并不是朝固定的一个方向，尾部区域有反翘，所以芯胎不能采用整体结构，否则零件成形后，无法将芯胎取出。因此，将芯胎设计为两段结构，通过UG软件脱模分析工具找出分模位置，将芯胎分为上芯胎和下芯胎，上芯胎和下芯胎用可拆定位销和螺钉固定，零件成形好后拆下定位销和螺钉，分别从零件的两端进行脱模。

翻边模由两半外模和芯胎组成，结构见图4，其中芯胎部分只取上面的一部分。

由于零件材料为高温合金，材料强度高、弹性模量较大，因此模具全部采用较硬的模具材料T8A制造，热处理硬度HRC56～60。模具经生产验证，设计合理，操作方便。

4 小结

成形模将芯胎尾尖部露出，合理地避免了材料无处可去的问题，利于尾尖部敲修成形，并可在成形模夹紧状态进行零件焊接。根据空心支板的结构，采用了分体式的芯胎，解决了脱模问题。空心支板模具经过生产验证，使用效果较好。

参考文献：

[1]关红，崔树森，汪大成.材料科学与工艺[J].2013（04）.

[2]陈炎嗣.冲压模具实用结构图册[M].机械工业出版社，2016.

作者简介：童春桥（1973-），男，云南鹤庆人，本科，副主任工艺师，高级工程师，研究方向：冲压及焊接。