【技术实现步骤摘要】
本申请涉及飞机制造领域的一种钣金塑性成形技术，具体是一种发动机变截面进气道整体成形方法，尤其适用于含双喇叭结构的深环腔进气道接近等壁厚整体成形。
技术介绍
1、进气道是为发动机提供空气，保证燃油充分燃烧产生推力的关键气动部件，其工作环境长期承受高速气流冲击。钣金件轻质、低成本、坚韧等突出优点，从冷兵器时代到现代航空、航天、汽车等领域广泛应用已达数千年，钣金进气道仍然是国际公认最可靠的技术手段。但受发动机内部结构空间及材料成形极限制约，两端含喇叭型面深环腔进气道不得不采用分体成形后焊铆组合；不仅会降低产品本身抗疲劳性，而且焊铆引起的变形会严重降低分体件组合后的精度，同时显著增加了后续装配难度及成本。为了满足冷热交替、高频震动等极端环境进气道的服役寿命要求，采用钣金材质整体进气道对提高制造精度及服役寿命十分重要。
2、公知，拉深是成形薄壁深腔件主要的塑性加工手段之一，在圆筒形、球形、大圆角方盒形等结构开敞薄壁金属制品中应用广泛，其成形可达到的极限深度受产品的圆角半径与深度比值影响最为明显。尤其是长圆深腔件拉深成形长度方向两侧圆角区受力极其复杂，法兰区材料受切向压缩增厚易导致压边载荷集中；而两侧凸模圆角区受深向拉伸载荷减薄破裂风险极高。随着深度增加两侧圆角减少拉深起皱与破裂相互矛盾风险急剧增加，对于服役环境承受载荷苛刻产品，除了满足基本形状要求外，更需要满足高抗疲劳力学性能要求。特别是双喇叭深环腔整体进气道，为了克服存在外翻闭角影响拉深问题，一般只能先对进行结构开敞一端拉深，然后再对成形已减薄的另一端进行纯减薄扩口，进一步
技术实现思路
1、为了克服长环变截面进气道转角区因径深比小、存在卸件闭角，整体成形难以卸件、形变损伤、壁厚差大等制约服役寿命提升方面的难题；本申请的目的在于提供一种发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法。先通过构造大圆角周长接近的工艺模型拉深，克服成形深度需求与过量减薄相互矛盾难题，再利用拉深增厚效应对大喇叭环形部压拉扩口使其减薄，然后对变形量较小的小喇叭环形部翻边后转移余料区材料使其增厚，得到接近等壁厚的变截面深环腔整体进气道。
2、为了实现上述专利技术目的，本申请所采取技术方案如下：
3、一种发动机变截面整体进气道，其特征在于：所述进气道为金属板材整体成形的变截面长环形薄壁结构，该进气道的理论模型由上部的小喇叭环形部和下部的大喇叭环形部流线衔接为整体，其前侧壁的下部为垂直平侧壁，其前侧壁的上部为外翻侧壁，其后侧壁为弧形斜侧壁，其左右侧壁为对称的马鞍外翻侧壁。
4、进一步地，所述进气道左右侧最大长度与前后侧最大宽度的比值为2.1-2.6之间，其马鞍外翻侧壁处最小圆角的半径与进气道深度的比值小于0.6。
5、实现上述发动机变截面整体进气道的近等壁厚成形方法，已知该发动机变截面整体进气道的理论模型，其特征在于包含以下步骤：
6、步骤1)构造理论模型的工艺分界面，所述工艺分界面将理论模型分为大喇叭环形部和小喇叭环形部两个部分，该工艺分界面位置高度低于进气道周长最小截面位置高度，该工艺分界面处周长与进气道最小截面处周长的比值不大于1.02。
7、步骤2)构造拉深用工艺模型，所述工艺模型为变截面盆腔结构，盆腔结构的顶端为补充面，盆腔结构环形侧壁的底端连接有法兰边，该工艺模型环形侧壁的长宽比小于理论模型环形侧壁的长宽比，工艺模型环形侧壁的高度大于理论模型环形侧壁的高度。在工艺模型中，环形侧壁的前侧为垂直侧壁，环形侧壁的后侧以工艺分界面为界，上部为垂直侧壁，下部侧壁向外倾斜，环形侧壁两侧的圆角区的半径大于理论模型对应位置的圆角半径。工艺模型环形侧壁上部垂直侧壁周长与工艺分界面周长一致，环形侧壁下部周长不大于理论模型大喇叭环形部对应位置截面周长。
8、步骤3)根据工艺模型对胚料进行拉深成形，切割其拉深后胚料顶端的补充面及圆角邻近区，得到与工艺模型的法兰边及环形侧壁匹配的第一半成品。该第一半成品环形侧壁的高度大于理论模型环形侧壁的高度，其环形侧壁顶端边缘最大减薄率小于8％，其环形侧壁底端边缘最大增厚率小于8％。
9、步骤4)根据理论模型及第一半成品制造进气道大喇叭环形部扩口模，该扩口模包含下模、上模、压边板，所述下模工作面以工艺分界面为界分为上下两部分，下部工作面与理论模型的大喇叭环形部内表面匹配，上部工作面为变截面；所述上模工作面与理论模型大喇叭环形部底端的边缘区外表面匹配；所述压边板工作面与第一半成品法兰边下表面匹配。
10、步骤5)对第一半成品上部干预变形后，通过进气道大喇叭环形部扩口模对第一半成品的下部进行扩口，使第一半成品工艺分界面下部进行长度加大、宽度减少、周长增加的环向胀形变形，形成工艺分界面下部与理论模型大喇叭环形部匹配的第二半成品。
11、步骤6)根据理论模型翻边成形进气道小喇叭环形部，先通过组合夹具将第二半成品的大喇叭环形部及法兰边夹紧，将第二半成品工艺分界面上部垂直侧壁翻边形成小喇叭环形部；再对成形后小喇叭环形部进行局部增厚形变，切割余量及法兰边得到接近等壁厚整体进气道。
12、进一步地，步骤2)中所述工艺模型环形侧壁在工艺分界面下部上端的宽度与理论模型下端对应位置的宽度接近，其环形侧壁在工艺分界面下部底端宽度大于理论模型下端对应位置宽度。在工艺分界面的下部由下至上，其环形侧壁与理论模型大喇叭环形部周长的比值为0.95-1.0之间，其左右侧圆角半径与进气道深度的比值不小于0.8。
13、进一步地，步骤4)中所述扩口模下模的上部工作面的左右两侧向内倾斜，其前侧与第一半成品工艺分界面上部垂直侧壁的内表面匹配，其后侧与理论模型弧形斜侧壁上部内表面匹配。
14、进一步地，步骤5)中所述第二半成品的高度大于第一半成品高度，其大喇叭环形部的壁厚小于第一半成品工艺分界面下部与其对应位置的壁厚，大喇叭环形部靠近底端边缘区壁厚等于理论模型壁厚；其工艺分界面上部垂直侧壁的周长大于理论模型最小截面处的周长。
15、进一步地，步骤5)中通过进气道大喇叭环形部扩口模对第一半成品的下部进行扩口时，需先对第一半成品上部进行干预变形，其实施方式为：将第一半成品工艺分界面上部与理论模型弧形斜侧壁上端对应边缘区向内挤压，使第一半成品工艺分界面上部宽度减少后顺利嵌入扩口模上模下端的喇叭口内。
16、进一步地，步骤6)中根据理论模型翻边成形进气道小喇叭环形部后，需对成形后小喇叭环形部进行局部增厚形变，其实施方式包含如下措施，措施一：敲击余量区减薄转移材料至小喇叭环形部有效型面；措施二：沿小喇叭环形部余量区边缘进行切向顶边使其产生微型鼓包并拍平。
17、有益效果
18、本申请先通过构造与理论模型形状近似，含大圆角工艺模型，对胚料进行拉深成形，利用形状更加规则、圆角明显加大，形变均匀优势克服成形深度需求与过量减薄相互矛盾难题，得到上端低减薄第一半成品。本申请利用拉深边本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发动机变截面整体进气道，其特征在于：所述进气道为金属板材整体成形的变截面长环形薄壁结构，该进气道的理论模型由上部的小喇叭环形部和下部的大喇叭环形部流线衔接为整体，其前侧壁的下部为垂直平侧壁，其前侧壁的上部为外翻侧壁，其后侧壁为弧形斜侧壁，其左右侧壁为对称的马鞍外翻侧壁。
2.如权利要求1所述的发动机变截面整体进气道，其特征在于：所述进气道左右侧最大长度与前后侧最大宽度的比值为2.1-2.6之间，其马鞍外翻侧壁处最小圆角的半径与进气道深度的比值小于0.6。
3.如权利要求1或2所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，已知该发动机变截面整体进气道的理论模型，其特征在于包含以下步骤：
4.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤2)中所述工艺模型环形侧壁在工艺分界面下部上端的宽度与理论模型下端对应位置的宽度接近，其环形侧壁在工艺分界面下部底端宽度大于理论模型下端对应位置宽度；在工艺分界面的下部由下至上，其环形侧壁与理论模型大喇叭环形部周长的比值为0.95-1.0之间，其左右侧圆角半径与进气道深度的比值不
5.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤4)中所述扩口模下模的上部工作面的左右两侧向内倾斜，其前侧与第一半成品工艺分界面上部垂直侧壁的内表面匹配，其后侧与理论模型弧形斜侧壁上部内表面匹配。
6.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤5)中所述第二半成品的高度大于第一半成品高度，其大喇叭环形部的壁厚小于第一半成品工艺分界面下部与其对应位置的壁厚，大喇叭环形部靠近底端边缘区壁厚等于理论模型壁厚，其工艺分界面上部垂直侧壁的周长大于理论模型最小截面处的周长。
7.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤5)中通过进气道大喇叭环形部扩口模对第一半成品的下部进行扩口时，需先对第一半成品上部进行干预变形，其实施方式为：将第一半成品工艺分界面上部与理论模型弧形斜侧壁上端对应边缘区向内挤压，使第一半成品工艺分界面上部宽度减少后顺利嵌入扩口模上模下端的喇叭口内。
8.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤6)中根据理论模型翻边成形进气道小喇叭环形部后，需对成形后小喇叭环形部进行局部增厚形变，其实施方式包含如下措施，措施一：敲击余量区减薄转移材料至小喇叭环形部有效型面；措施二：沿小喇叭环形部余量区边缘进行切向顶边使其产生微型鼓包并拍平。
...【技术特征摘要】
1.一种发动机变截面整体进气道，其特征在于：所述进气道为金属板材整体成形的变截面长环形薄壁结构，该进气道的理论模型由上部的小喇叭环形部和下部的大喇叭环形部流线衔接为整体，其前侧壁的下部为垂直平侧壁，其前侧壁的上部为外翻侧壁，其后侧壁为弧形斜侧壁，其左右侧壁为对称的马鞍外翻侧壁。
2.如权利要求1所述的发动机变截面整体进气道，其特征在于：所述进气道左右侧最大长度与前后侧最大宽度的比值为2.1-2.6之间，其马鞍外翻侧壁处最小圆角的半径与进气道深度的比值小于0.6。
3.如权利要求1或2所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，已知该发动机变截面整体进气道的理论模型，其特征在于包含以下步骤：
4.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤2)中所述工艺模型环形侧壁在工艺分界面下部上端的宽度与理论模型下端对应位置的宽度接近，其环形侧壁在工艺分界面下部底端宽度大于理论模型下端对应位置宽度；在工艺分界面的下部由下至上，其环形侧壁与理论模型大喇叭环形部周长的比值为0.95-1.0之间，其左右侧圆角半径与进气道深度的比值不小于0.8。
5.如权利要求3所述的发动机变截面整体进气道近等壁厚成形方法，其特征在于：步骤4)中所述扩口模下...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪兴屹，刘波，孙琦，安红伟，王小谋，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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