某铝合金高筋件成形工艺研究

发布时间：2017-09-23 23:30

  本文关键词：某铝合金高筋件成形工艺研究

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【摘要】：本文所研究的铝合金高筋盘类零件是某水下航行产品上的重要零件，该零件为高筋盘类零件、尺寸精度要求较高，室温下耐腐蚀性能要求较高。针对零件特殊的服役及工作环境，以及结合对零件轻量化的要求，本文使用5A06铝合金作为原材料。 对于此类零件，由于存在高筋在塑性变形过程中难以成形，目前国内通常采用对毛坯直接进行机械加工的方式来得到直接产品。这种加工方法对材料和能源消耗都比较大、零件的生产成本高、设备及人工成本较高、加工时间一般较长，难以满足产品在性能方面或其它某些方面的要求。因而，本文对该铝合金零件采用塑性变形的方法进行加工成形。另外，针对零件上存在窄筋的结构特点，在塑性成形前对坯料进行预成形制坯。预成形后，坯料组织在塑性变形过程中，进行了充分的细化，配合适当的热处理工艺，，保证了终成形时工件各个位置的组织均匀性，以及整体性能达到工艺的要求。 首先对零件结构进行分析，构建模型，对材料及成形方法进行工艺分析，并初步确定优化的加工路线。使用三维有限元数值模拟软件DEFORM对影响铝合金塑性成形过程的关键影响因素及工艺参数进行数值模拟。通过数值模拟，得到了模具结构中的关键参数，优化了模具结构。改变关键参数，利用正交试验方法确定模拟办法，根据模拟所得结果中的等效应力分布状态、等效应变状态以及金属流动场，对塑性变形过程中的坯料预热温度、凸模行进速度、部件间的摩擦系数进行优化，确定了零件成形过程中的最优化的理论工艺参数。在优化的基础上进一步分析了挤压过程中的载荷-位移曲线、金属流动规律和模具的磨损等情况。 根据模拟结果及分析，设计加工模具，进行铝合金零件的成形实验。试制出了符合尺寸要求的产品，通过的进一步的分析及检验，确定得性能及品质优良的构件。通过对该铝合金零件的加工工艺的研究，使用有限元数值模拟分析技术解决了，工程或生产实际问题，提高产品精度，降低了生产试制成本，也大大的解决了复杂零件成形问题，也能提高塑性成形工件的质量，减少材料消耗，提高模具的使用寿命，提高产品以及企业的竞争能力。
【关键词】：防锈铝合金 高筋盘类 挤压 数值模拟 工艺试验
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 国内外发展及研究概况11-12
• 1.3 预成形设计及优化方法12-17
• 1.3.1 传统方法12-13
• 1.3.2 有限元法13-14
• 1.3.3 混合/正反向模拟预成形14-15
• 1.3.4 基于类等势场法的预成形设计15-16
• 1.3.5 灵敏度分析法16
• 1.3.6 响应面优化算法16-17
• 1.4 论文主要研究目的及内容17-18
• 2 高筋类零件工艺设计要点18-39
• 2.1 引言18
• 2.2 高筋类零件加工方法的确定18-19
• 2.3 等温挤压19-23
• 2.3.1 等温挤压对成形过程的影响19-20
• 2.3.2 等温挤压优缺点分析20-21
• 2.3.3 等温挤压工艺中应当考虑的问题21-23
• 2.4 省力成形研究23-28
• 2.4.1 分流法23-24
• 2.4.2 基于分流原理的金属流动规律分析24-25
• 2.4.3 分流腔的设置原则25
• 2.4.4 分流腔的结构形式选择及简单计算25-27
• 2.4.5 其它省力成形方法27-28
• 2.5 高筋类零件筋部预成形设计28-37
• 2.5.1 塑性成形主要成形难点28-30
• 2.5.2 基于横截面积原则的预成形设计30-35
• 2.5.3 变形过程模拟及结果分析35-37
• 2.6 小结37-39
• 3 基于数值模拟技术的成形分析39-50
• 3.1 有限元法基本理论概述39-40
• 3.1.1 有限元法39-40
• 3.1.2 体积成形有限元模拟概述40
• 3.2 工艺分析40-42
• 3.3 工艺方案的制订42-44
• 3.3.1 工艺方案制定原则42-43
• 3.3.2 拟定工艺方案43
• 3.3.3 坯料尺寸的计算43-44
• 3.4 预成形挤压过程中金属流动模拟44-47
• 3.4.1 三维模型建立44
• 3.4.2 定义模型参数44-45
• 3.4.3 挤压过程金属变形过程分析45-47
• 3.5 终成形挤压变形过程及分析47-48
• 3.6 工艺参数的选择48-49
• 3.6.1 挤压温度的选择48-49
• 3.6.2 挤压速度的选择49
• 3.7 小结49-50
• 4 挤压模具设计及实验验证50-62
• 4.1 挤压力的计算50-52
• 4.2 挤压模具设计52-58
• 4.2.1 预成形模具结构整体设计52-53
• 4.2.2 凸凹模设计53-56
• 4.2.3 分流块设计56-58
• 4.3 卸料装置设计58
• 4.4 润滑的选择58-59
• 4.5 实验验证59-60
• 4.5.1 试验条年59
• 4.5.2 试验过程及分析59-60
• 4.6 小结60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间已发表的学术论文67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨守杰;戴圣龙;;航空铝合金的发展回顾与展望[J];材料导报;2005年02期

2 马新武,赵新海,赵国群,王广春;基于有限元灵敏度分析的预锻模具形状优化设计[J];材料科学与工艺;1999年S1期

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4 赵国群,马新武,王广春,赵新海;锻造过程最优化预成形设计系统的开发研究[J];锻压机械;1999年04期

5 马琳伟,孙乐民,张巧芳,张永振;数值模拟在锻造成形中的应用[J];锻压装备与制造技术;2003年06期

6 刘玉红,李付国,吴诗`

本文编号：908094