翼翅结构工艺分析及计算介绍

翼翅是由一盲孔轴杆和一端有均匀分布的8 片翅片组成的，质量好坏直接影响产品的精准度和技战性能的正常发挥。因此，在要求轻量化的同时，还要保证具有足够的机械性能强度（T6 状态）指标要求。

针对现在制造工艺方法存在的技术问题，在塑性变形挤压先制成毛坯成形和模具设计方面进行了技术探讨，提出了制造工艺优化方案。

1.2.1　挤压工艺性分析

翼翅是杆部和翅片组合结构的特点决定了该件毛坯不能单纯一次正挤压成形。若原材料选择以杆部直径的细料，翅片部分需要先镦粗聚料，再挤压翅片成形，镦粗聚料过程长径比过大，易产生失稳或边缘裂纹。若选择以翅片端大直径的粗料，挤压杆部时变形程度过大，需要很大的变形力，超出一次允许的变形量。因此只能选择直径适中的原材料，在材料允许的成形条件内分两次挤压成形，实现杆部和翅片两部分成形的工艺过程。

1.2.2　挤压制坯成形方案的可行性

铝合金一般具有在加热时能形成单相固溶体组织，其塑性较高，适于压力加工，7A04 铝合金就属于这类变形铝合金。其在加热状态下可以利用材料塑性成形的特性挤压成不同形状的零件及毛坯，实现少无车削和提高材料利用率的目的。

1.2.3　确定挤压制坯工艺毛坯图

翼翅结构截面差异很大，形状分界的过渡处没有金属连续性，难以一次挤压成形，经分析需要预先制坯对金属进行分配，通过两次成形的工艺过程完成毛坯制造。图2 所示为两次挤压变形工艺示意图。

图2　翼翅挤压变形工艺示意图

1.2.4　变形程度及变形力的确定

7A04铝合金对变形速度比较敏感，在液压机上挤压成形，当坯料温度在430 ℃±10 ℃时，其变形程度可高达90%～95%。毛坯需要在加热下挤压成形，因此原材料选择ϕ90-H112 状态的圆棒料，两次成形均确定选用正挤压工艺方式。

变形程度计算：

预制坯：断面缩减率εA＝F坯-F件／F坯×100%＝76.1%(www.xing528.com)

翼翅毛坯：断面缩减率εA＝F坯-F件／F坯×100%＝61.95%

式中：εA——断面缩减率；

　　　F坯——挤压变形前的坯料横截面积；

　　　F件——挤压变形后零件的横截面积。

两次正挤压的变形程度均满足材料允许的变形量。考虑生产过程中的坯料温度差异、润滑的均匀性、模具温度及工作表面的磨损等实际情况，在确定变形程度时不宜选择极限变形程度。

挤压力计算：

预制坯：热挤压力

翼翅毛坯：热挤压力

设备选用315 t 油压机，两次挤压力（变形抗力）均小于设备最大负荷。

1.2.5　挤压制坯主要工艺流程

带锯机锯切下料→预润滑→一次加热→正挤压预制坯→二次加热保温→润滑→挤压翅片→冷却→检验→固溶、时效处理→性能检测→机加车削至成品。