飞机发动机AR1叶片智能生产线模具开发
摘要： 现今，随着中国制造业的迅猛进步，市场对各种发动机零配件的要求也在稳步提升。在其中，针对飞行器发动机的叶片精度尤为突出，目前飞机发动机叶片具备极大的市场潜力。但是叶片的制作需要极高的技术水平，同时它们的原始尺寸、复杂的模具设计以及极高的强度都是制作的关键。然而，以前的制作方法基本都是通过反复的实验来进行完善，通常需要进行各种复杂的操作，以便能达到更好的性能。但是，随着生产力技术水平的不断发展，我们已经尝试使用更加先进的方法来提高叶片零件的制作效率，并减少它的制作时间。
目前而言，叶片锻造成形技术在我国得到了广泛的运用和发展，现在市面上常见的叶片多是曲面叶身，这种叶身加工难度大并且尺寸精度要求高。所以，一般通过控制模具的尺寸精度来达到控制精锻叶片的尺寸精度。由于在多数情况下，精密锻造的环境条件比一般锻造恶劣的多，这就对设计的模具强度有一定要求，所以在坯料的选择，模具的设计思路，最终成品的检测都需要深入研究。模具的制造技术会直接影响到最终叶片成品的数据，为了使得最终设计的模具能够达到需要的精度要求，本文对以往的叶片生产工艺路线进行了优化，并且探究了叶片在加工后出现的各项性能进行了研究，最终制定出了合理的工艺路线，并设计了一套符合要求的模具，确保了模具自身的性能以及使用寿命能够达到最终的生产需求；最后研究并使用了deform软件进行对模具进行有限元分析，模拟了在不同情况下材料的整体变形以及应力分布。本课题的研究成果全面提升了本单位的精锻模具的设计及制造水平，并最终制造出的精锻模具满足了精锻叶片的各方面生产需求。
关键词：叶片 ；模具设计；叶片锻造；有限元
Development of intelligent production line mold for AR1 aircraft engine blades
Abstract： Nowadays, with the rapid development of China's manufacturing industry, the requirements for various engine parts on the market are gradually increasing.Also, the precision requirements for aircraft engine blades are particularly high, and the demand for them is huge, so they have high market potential.However, the production of blades requires a high level of technical proficiency, and their original size,complex mold design, and extremely high strength are all key factors in production.However, previous production methods were mostly improved through repeated experiments, usually requiring various complex operations to achieve better performance. However, with the continuous development of productivity and technology, we have attempted to use more advanced methods to improve the production efficiency of blade parts and reduce their production time.
Currently, blade forging forming technology has been widely used and developed in China. The commonly used blades on the market are mostly curved blade bodies, which are difficult to process and require high dimensional accuracy. Therefore, the dimensional accuracy of precision forged blades is generally achieved by controlling the dimensional accuracy of the mold. Due to the fact that in most cases, the environmental conditions of precision forging are much worse than those of general forging, which requires certain requirements for the strength of the designed mold. Therefore, in-depth research is needed in the selection of billets, the design concept of the mold, and the detection of the final product.The manufacturing technology of precision forging molds is an important guarantee for precision forging of blades. Finally, a reasonable process route was developed and a mold that met the requirements was designed. The heat treatment process and surface treatment methods of the product were discussed to ensure that the performance and service life of the mold itself could meet the final production requirements; Finally, deform software was studied and used for finite element analysis of the mold, simulating the overall deformation and stress distribution of the material under different conditions. The research results of this project have comprehensively improved the design and manufacturing level of precision forging molds in our unit, and the final manufactured precision forging molds meet various production needs of precision forged blades.
Key words: blades；mould design；blade forging；finite element analysis
第一章 绪论
1.1引言
近几年来，随着德国“工业4.0”、《中国制造2025》及“美国工业互联网”等制造业概念的提出，涌现了大量关于智能制造的研究，而自动化车间、数字化车间和智能化车间的出现在其中扮演着重要的角色[1]。 我国的制造业与现代信息技术水平开始飞速的前进，信息时代的来临给我国的传统制造业带来了巨大的挑战，所以在当今的社会环境下将传统制造业与新星的信息技术结合变得尤为重要。制造业水平是体现一个国家强盛与否的重要因素之一，制造业也是我国的核心产业之一，是我国加速缩小与发达国家之间差距的巨大保障。所以实现智能制造是目前制造业发展的核心。
叶片是一种非常关键的机械零件，被广泛地应用于各种设备之中，如航空发动机、汽轮机和压缩机等。在这些设备中，叶片的作用是负责能量转换，是整个设备的“心脏”。因此，可以说叶片在其中是最常用的一类零件，一台设备中可能会有数千件叶片。此外，叶片的质量还会直接影响设备的工作效率，制造叶片的工时也占整个设备制造工时的相当大一部分，约占整机的1/3；而工装的制造量则是整机的一半左右，成本则大约占整机的20%到25%。因此提高叶片的设计水平和制造水平是一项非常重要且基础的工作[2]。一般的典型的发动机叶片，通常由叶根、叶身和叶冠3部分组成，有些叶片还带有围带、拉筋和凸台[3]。总而言之，在各种设备中，叶片都是具有不可忽视的重要性的一类零件。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外相关领域的研究现状 2
1.3研究课题的目的与意义 3
第二章 飞机发动机叶片生产工艺流程 5
2.1飞机发动机叶片的工艺流程 5
2.2叶片锻造常用设备 9
2.2.1热模锻机械压力机 9
2.2.2摩擦螺旋压力机 10
2.2.3 液压螺旋压力机 10
2.2.4电动螺旋压力机 11
2.3叶片锻造中存在的问题 12
2.4 本章小结 13
第三章 飞机发动机叶片模具的实体造型 14
3.1叶片模具设计 14
3.2叶片坯料设计 14
3.3模具平衡角计算 15
3.5模具分型面的确定 15
3.6模具毛边槽跟毛边桥的确定 16
3.7模具三维模型的创建 17
3.8 本章小结 18
第四章 叶片锻造过程中的数据模拟与分析 19
4.1使用软件的介绍 19
4.2 Deform-3D模块 19
4.2建立有限元模型 20
4.2.1网格划分 21
4.2.2其它设置 21
4.2.3检查生成DB文件 22
4.2.4叶片预锻成形时坯料变形过程 23
4.3叶片精锻成形数值模拟结果分析 24
4.3.1 叶片精锻成形损伤分析 24
4.3.2 叶片精锻等效应力场分析 25
4.3.3 叶片精锻温度场分析 26
4.3.4 叶片精锻等效应变场分析 26
4.4 本章小结 27
第五章 总结与展望 28
致谢 29
参考文献 30
参考文献
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