叶片形状复杂,通常是由不锈钢或镍基材料制成。不锈钢、镍基合金热膨胀系数大,导热能力小,高温变形难。为强迫该类材料变形,需用较大能量的锻压设备,加热较高温度,增加变形时间。和常用汽车锻件模具相比,叶片热锻模具的使用环境更加恶劣,导致其使用寿命普遍不高。为了能更好地研究热锻模具负荷情况,本文使用成形分析软件有限元软件对叶片热锻模具在锻压全过程进行温度场、应力场以及磨损量分布进行模拟。研究发现叶片坯料在叶根及叶冠处最先发生变形,且这些区域所对应的型腔在锻造结束时温度升高的幅度最大,而叶身中部温度变化幅度则较小。在锻造过程,从叶身中部型腔到桥部,等效应力逐渐降低。较大应力分布区域为叶身与叶根连接处所对应的型腔。整个热锻过程中,磨损先出现在叶根与叶身连接处所对应的型腔,最大磨损量和最大磨损率出现在桥部位置。本文模拟分析了不同工艺参数(即模具的预热温度、上模的下压速度,工件与模具之间的摩擦因子)对热锻模具温度场、应力场以及磨损量分布的影响。当模具预热温度上升时,下模在锻造完成时的温度会随之升高,下模温度上升的幅度越小,下模型腔的等效应力将随之下降。上模下压速度越快,锻造过程耗时越短,下模型腔表面温度也就随之下降,而下模型腔表面的等效应力会随上模的下压速度的增大而增大。当叶片坯料与下模之间的摩擦因子增大时,下模型腔的温度略有升高;而当摩擦因子增大时,下模型腔的等效应力随之增大,且增大幅度较大。研究发现,在热锻过程中,叶片金属流动速度的变化是对模具表面磨损量和磨损率的变化产生影响的主要因素。模具预热温度的升高会使模具终锻最高温度与叶片坯料金属流动速度均呈增大,并且过高的预热温度会导致润滑剂的性能有所下降,增大模具的磨损量,在保证模具具有足够硬度和韧性的情况下,应尽量降低模具预热温度;上模下压速度的增大会导致模具与坯料之间的热交换与磨擦情况发生变化:上模下压速度较慢时,导致模具与坯料热交换时间较长,模具表面热效应严重,造成磨损;当上模下压速度较快时,模具表面摩擦开始加剧,造成磨损,应适当控制成形速度,以保证模具的寿命;下模与叶片坯料表面之间的摩擦因子对模具的磨损量影响较大,摩擦因子较小时,摩擦因子增大会阻碍叶片坯料金属流动,导致磨损量下降;但摩擦因子较大时,模具与坯料表面的摩擦逐渐加剧,叶片金属流动速度又开始提高,同时模具表面温度也比较高,导致模具磨损量增大。此研究分析得到的叶片模具在锻压全程的应力、温度及磨损数据,可进一步用于进行模具堆焊修复的指导等。