变壁厚伞形件温挤成形用高寿命模具研究

发布时间：2020-09-19 11:34

　　引信体是弹箭的关重件之一,是典型的变壁厚伞形零件。目前主要生产工艺仍然停留在依靠棒料或管料的切削加工来实现零件的壁厚变化,落后的生产工艺存在着材料利用率低、生产效率低、制件性能低,生产成本高的现实问题。为了解决此类零件生产工艺落后的问题,本文根据引信体零件的结构特点及材料特性,研发了变壁厚伞形件的温挤成形模具,通过优化模具结构和工艺参数,降低了成形力,实现了引信体的一次挤压成形,使材料利用率从17%提高至45%,生产效率提高了1倍以上,制件内部组织均匀,性能得到提升。通过温挤成形方式制备变壁厚伞形件毛坯,不仅可以解决机械加工中“三低一高”的问题,而且可以实现清洁、文明、自动化生产,对于生产企业意义重大。但凸模的使用寿命仅为2000—3000件,增加了模具成本,降低了生产效率,成为限制此项技术应用推广的主要障碍。本文结合试生产中凸模出现的过早失效问题,通过分析确定了凸模失效的主要形式包括:剪切断裂和磨损失效。剪切断裂发生于工作带附近,主要由于成形过程中的应力集中现象和毛坯壁厚差过大造成的弯矩引起。通过优化模具结构降低应力集中现象;结合模具材料高温力学性能和模拟仿真技术,提出了锻件壁厚差的计算方法,确定了毛坯壁厚差安全范围为±1mm。分析磨损失效的模具后发现了不同于传统磨损机理的高温磨粒磨损现象,根据磨损发生和发展机理,找到了主要影响因素是模具温度升高和硬度下降,提出了缓解磨损的主要方法:降温、润滑和模具表面处理。应用水基石墨润滑剂的定量喷涂可以实现模具的降温与润滑,需要确定毛坯与模具间的热量传递关系。建立了具有摩擦热和塑性变形热双内热源的一维非稳态导热模型,可以准确计算成形过程中的热量传递。本文计算得出单次成形过程中模具吸收热量为?Q?158787.85J,以此确定了合理的润滑剂喷涂量实现模具的降温与润滑。提高模具表面硬度是减缓高温磨粒磨损形成的重要手段。通过实验确定H13热作模具钢激光熔凝处理的最佳工艺,经过激光熔凝处理的模具表面硬度提高5—7HRC,可以有效抵抗氧化皮划伤,减缓高温磨粒磨损的形成。结合上述主要研究成果进行试生产,模具寿命由3000件提升到10000件以上,达到了延长模具使用寿命的研究目标。利用SEM和EDS观察、分析试验用凸模表面,发现模具表面损伤情况明显减轻,表明利用水基石墨润滑剂定量喷涂技术和激光熔凝技术可以有效缓解高温磨粒磨损引起的模具失效,模具的使用寿命提高3倍以上。通过以上研究解决了变壁厚伞形件温挤成形模具快速损伤失效的现实问题,在温挤成形技术的推广中具有重要意义。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ430.5
【部分图文】：

照片,引信,剖面,照片

中北大学博士学位论文1 绪论箭弹等常规武器引爆装置的重要构件，是一种时也是军工生产中最具批量的产品之一[1]。致使其内部结构复杂，加工精度要求高。目主要依靠棒料机械加工，但存在着材料利用要占用大量生产人员和设备，造成此类零件

引信,弹体

中北大学博士学位论文求精确。（2）螺纹区域：引信体与弹体采用螺纹连接，便于安装与拆卸，因此必需保证质量。（3）内部变形区：引信体内部需要安装无线电目标检测装置、保险装置、电池爆装置，其对弹体的引爆和安全有着重要作用，零件尺寸要求精确无误，因此必需内圆达到图纸要求。

剖面图,引信,剖面,弹体

【相似文献】