稀土镁合金带筋支架等温模锻研究

发布时间：2017-10-08 20:16

  本文关键词：稀土镁合金带筋支架等温模锻研究

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【摘要】：轻量化材料及结构是现代高端制造业发展的方向。稀土镁合金具有优良的室温和高温力学性能，较强的抗高温蠕变性及抗蚀性，是实现构件轻量化的理想材料。筋板类整体复杂结构具有较高的可靠性，是实现构件轻量化的理想结构。等温模锻工艺可以使形状复杂的筋板类锻件一次模锻成形，是实现近净成形的理想工艺。本文采用试验设计、数值模拟、参数优化及物理实验的方法，研究了稀土镁合金带筋支架等温模锻工艺。 筋板类锻件等温成形工艺的关键是模具设计，根据支架结构特点，选取模具结构参数作为设计变量，以锻件变形均匀性及成形载荷为目标函数，采用部分析因设计，筛选出对响应有显著作用的三个关键因素，即矩形柱圆角半径R2、筋部凸模拔模斜度、筋部凸模圆角半径R3。采用基于响应曲面法的中心复合设计对筛选出的变量进行优化设计，通过拟合响应与设计变量之间的回归方程，得到了模具结构最佳参数组合，即：矩形柱圆角半径4.74mm，筋部凸模拔模斜度4.55°，筋部凸模圆角半径4.25mm。 工艺参数是影响支架等温成形过程的重要因素，本文选取了对支架成形过程有影响的变形温度T、变形速度v以及摩擦系数μ三个主要参数作为设计变量，并以变形均匀性和成形载荷为目标函数，采用Box-Behnken设计对变量进行了优化。通过对变形均匀性及成形载荷数学回归模型的分析，得到了支架等温成形最佳工艺参数组合，即：变形温度480°C，变形速度1.25mm·s-1，摩擦系数0.1。 根据优化所得模具结构参数和成形工艺参数，，选择合适的模具材料，对成形模具进行了设计与制造。制定了支架等温成形工艺流程，进行了实验试制，成形出了符合要求的支架。
【关键词】：稀土镁合金 筋板类构件 响应曲面法 数值模拟 等温模锻
【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】：TG316.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 带筋结构件的应用11-12
• 1.3 筋板类构件成形技术12-19
• 1.3.1 机械加工技术13
• 1.3.2 精密铸造技术13-14
• 1.3.3 焊接成形技术14-15
• 1.3.4 旋压成形技术15-16
• 1.3.5 局部加载成形技术16-18
• 1.3.6 等温模锻技术18-19
• 1.4 镁合金等温模锻研究进展19-21
• 1.5 多方向锻造技术研究进展21-22
• 1.6 本课题主要研究内容22-23
• 第二章 筋板类锻件等温模锻理论23-32
• 2.1 引言23-24
• 2.2 等温模锻精化锻件的原理24-27
• 2.2.1 低变形抗力及高延伸率24-25
• 2.2.2 变形均匀25-27
• 2.2.3 工艺参数可控27
• 2.3 模锻省力途径27-29
• 2.4 塑性成形金属流动理论29-31
• 2.4.1 金属流动方向29-30
• 2.4.2 塑性成形中的折叠30-31
• 2.5 小结31-32
• 第三章 带筋支架等温成形模具关键参数设计与优化32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 研究对象32-33
• 3.3 模具设计原则33-34
• 3.4 响应曲面法基本原理34-35
• 3.5 目标函数确定35
• 3.6 设计变量选取35-36
• 3.7 基于部分析因设计的变量筛选与分析36-42
• 3.7.1 部分析因设计方案37-41
• 3.7.2 设计变量对变形均匀性的影响筛选41
• 3.7.3 设计变量对成形载荷的影响筛选41-42
• 3.8 基于中心复合设计的模具参数优化42-49
• 3.8.1 中心复合设计原理42-44
• 3.8.2 设计变量选取44
• 3.8.3 目标函数确定44
• 3.8.4 模具参数优化及分析44-49
• 3.9 小结49-50
• 第四章 基于 Box-Behnken 设计的成形工艺参数设计与优化50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 材料分析50-51
• 4.3 设计变量选取51-54
• 4.3.1 变形温度52
• 4.3.2 变形速度52-53
• 4.3.3 摩擦系数53-54
• 4.4 目标函数确定54
• 4.5 Box-Behnken 设计方案54-56
• 4.6 工艺参数优化及分析56-62
• 4.6.1 变形均匀性回归分析57-59
• 4.6.2 成形载荷回归分析59-62
• 4.6.3 工艺参数优化设计62
• 4.7 小结62-63
• 第五章 带筋支架等温成形实验研究63-71
• 5.1 引言63
• 5.2 模具设计63-65
• 5.2.1 模具材料选择63-64
• 5.2.2 模具结构设计64-65
• 5.3 支架等温成形实验研究65-70
• 5.3.1 实验条件65-66
• 5.3.2 实验工艺流程66-68
• 5.3.3 实验结果68-70
• 5.4 小结70-71
• 结论及展望71-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士学位期间所取得的研究成果79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

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本文编号：996038