典型航空发动机钣金件成形工艺研究

发布时间：2017-08-16 10:13

  本文关键词：典型航空发动机钣金件成形工艺研究

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【摘要】：为了满足先进航空发动机高推动比等性能需要,钣金结构件正在代替传统的铸件、锻件等零部件,在航空发动机中所占比重越来越大。航空发动机因其特殊的高温工作环境,其钣金结构件通常使用服役性能好而成形性能差的板材,对其成形工艺带来严重困难,已成为我国航空发动机钣金件制造的技术瓶颈。因此,对典型航空发动机钣金件成形工艺研究有其重要的实际应用价值。本文以某航空发动机厂中广泛应用的GH163高温合金火焰筒及LY16铝合金异形拉深件为研究对象,针对当前企业生产中所存在的问题,依据材料成形性能研究、成形工艺模拟仿真及实际工艺验证的思路,展开了深入研究工作:通过单向拉伸试验得到了GH163、LY16两种合金常温下基本成形性能参数,根据材料流变应力曲线特点分别为其选择了合适的本构模型并得到相应本构方程;利用模拟成形试验的方法分别对其相关性能进行了探究,客观的评估了两种板料成形性能,为其有限元仿真分析与成形工艺的制定提供了必要条件;结合GH163板料的压延与扩孔性能,对火焰筒提出了拉深-冲孔-扩孔与一道次拉深两种成形工艺并分别对其工艺过程进行模拟仿真将结果进行对比,选择了更优的工艺方案;分析了异形拉深件成形过程中出现球面起皱、底部破裂等缺陷的主要原因,通过理论分析及有限元模拟等手段探究了压边力及预成形高度等因素对缺陷的影响并提出了解决办法;最后,由主要工艺参数设计两种零件成形模具进行试验验证并对其质量进行检测。通过以上研究获得如下成果:在GH163合金成形性能试验的基础上对其板料压延性能作出了正确评估从而摒弃了火焰筒原有的多工序焊接成形方法,制定了单道次拉深成形工艺,所得到零件回弹小、外形准确、排除了焊接质量无法保证等不利因素;LY16铝合金异形拉深件成形时,通过增大预成形高度,后两道次采用不压边的方式成功解决了其底部破裂的问题,对于成形过程中出现球面起皱问题利用软性介质代替刚性凸模的方法起到了很好的消除效果,最终所成形零件壁厚分布均匀,表面质量良好。本研究突破了合作企业航空发动机典型钣金件生产中的技术瓶颈问题,从根本上解决了其生产合格率偏低、试制以经验为主且周期长的难题。
【关键词】：航空发动机 火焰筒 异形拉深件 有限元仿真 工艺验证
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 引言14-15
• 1.2 钣金件在航空发动机中的应用15-16
• 1.3 航空发动机钣金件成形方法及研究现状16-17
• 1.3.1 钣金件成形方法16
• 1.3.2 钣金件研究现状16-17
• 1.4 板材冲压成形性能17-20
• 1.4.1 冲压成形性能指数与试验方法17-19
• 1.4.2 板料成形极限图测定及其应用19-20
• 1.5 课题来源及意义20-21
• 1.6 本文主要研究内容21-23
• 第二章 航空发动机用板料成形性能研究23-45
• 2.1 引言23
• 2.2 板料基本性能试验及参数测定23-32
• 2.2.1 试验方案的设计23
• 2.2.2 试验材料及试样制备23-24
• 2.2.3 试验设备24-25
• 2.2.4 试验结果与分析25-32
• 2.3 板料冲压成形性能与成形极限研究32-38
• 2.3.1 试验方案及模具设计32-35
• 2.3.2 试验设备35
• 2.3.3 试验结果与分析35-38
• 2.4 板料成形极限曲线研究38-43
• 2.4.1 试验方案38-40
• 2.4.2 试样制备及网格印制40-41
• 2.4.3 FLD试验数据测定与分析41-43
• 2.5 本章小结43-45
• 第三章 火焰筒成形工艺研究45-58
• 3.1 火焰筒工艺制定与可行性分析45-47
• 3.1.1 成形工艺初步定制45-46
• 3.1.2 工艺可行性分析及毛坯尺寸参数确定46-47
• 3.2 火焰筒成形的数值模拟分析47-53
• 3.2.1 材料模型的建立47-48
• 3.2.2 有限元模型的关键问题及其建立48-51
• 3.2.3 不同工艺方案模拟结果对比分析51-53
• 3.3 火焰筒成形试验验证53-57
• 3.3.1 成形设备与模具设计53-54
• 3.3.2 试验步骤54-55
• 3.3.3 成形结果分析55-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第四章 异形拉深件多道次复合成形工艺研究58-70
• 4.1 零件工艺性分析58-59
• 4.2 异形拉深件成形数值模拟分析59-65
• 4.2.1 工艺路线及其参数的计算59-61
• 4.2.2 材料模型的建立61
• 4.2.3 有限元模型的建立61-62
• 4.2.4 模拟结果与分析62-65
• 4.3 异形拉深件成形试验验证65-69
• 4.3.1 模具设计与试验步骤65-66
• 4.3.2 成形结果分析与缺陷解决办法66-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 总结70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76

【参考文献】

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本文编号：682698