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大型带锥筒形件成形工艺研究

作　者: 庞晋龙
导　师: 方敏
学　校: 中北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 7A04铝合金带锥筒形件等温挤压数值模拟
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
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内容摘要

本课题涉及的零件为带锥筒形件，其特点为：外形尺寸较大、壁薄，上下端筒体直径、高度都不相同，而且尺寸精度及性能要求高。一直以来均采用钢为原材料，利用机械切削加工的方式来生产制造，但材料利用率低、耗能高、生产成本高，不符合现代社会节能降耗的要求，也不适合批量化生产。针对上述问题，本文以7A04铝合金为原材料，采用等温精密塑性成形技术代替原工艺，对铝合金带锥筒形件等温挤压成形工艺进行了研究。本课题采用DEFORM-3D计算机数值模拟分析结合实验试制的研究方法，对初步拟定的预制坯，采用直接终挤成形工艺方案进行数值模拟，发现成形工件等效应变大，变形均匀性差，所需载荷较大，达到了1700t。通过对这一系列问题的研究分析，制定了分步成形工艺方案，最终确定工艺方案为：下料→预制坯→冲孔→空心坯料复合挤压成形，载荷从1700t降低到800t左右。并且模拟研究了不同预制坯、不同冲孔方式对零件成形的影响；最后对空心坯料复合挤压省力成形过程进行模拟优化，分析其金属流动规律、不同挤压速度和摩擦系数等工艺参数对挤压过程的影响，制定了合理的挤压工艺参数。根据数值模拟的研究结果，设计制造出挤压模具，并进行了带锥筒形件的挤压实验试制。实验结果表明：采用等温挤压分步成形的工艺方案合理可行，能有效降低成形载荷，整个成形过程金属流动均匀，零件充填效果好，尺寸精度及性能符合要求，而且材料利用率较传统工艺提高一倍，降低了生产成本，具有良好的经济效益，为此类大型带锥类零件的省力成形工艺提供了参考。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-23
  1.1 课题的研究背景和意义  10-11
  1.2 高强铝合金特点及研究状况  11-16
    1.2.1 高强铝合金的特点  11-12
    1.2.2 高强铝合金国外研究状况  12-14
    1.2.3 高强铝合金国内研究状况  14-16
  1.3 铝合金塑性成形加工方法  16-18
  1.4 精密等温成形技术研究概况  18-21
    1.4.1 等温挤压技术及其特点  18-19
    1.4.2 等温挤压的优点及限制条件  19-20
    1.4.3 精密等温成形技术的研究进展  20-21
  1.5 有限元模拟研究  21-22
  1.6 课题研究的主要内容  22-23
第二章成形工艺分析  23-29
  2.1 引言  23
  2.2 零件三维模型图  23-24
  2.3 工艺分析  24-25
  2.4 工艺方案的制定  25-27
    2.4.1 工艺方案的制定原则  25-26
    2.4.2 拟定工艺方案  26-27
    2.4.3 下料尺寸的计算  27
  2.5 本章小结  27-29
第三章成形工艺模拟分析  29-46
  3.1 引言  29
  3.2 DEFORM 软件简介  29-30
  3.3 方案一模拟分析  30-36
    3.3.1 几何模型的建立  30-31
    3.3.2 网格划分  31
    3.3.3 材料模型的设定  31-32
    3.3.4 终挤模拟参数的设定  32
    3.3.5 模拟结果及分析  32-36
  3.4 方案一模拟结果讨论  36-37
  3.5 方案二模拟分析  37-44
    3.5.1 冲孔数值模拟分析  37-39
    3.5.2 复合挤压模拟分析  39-44
  3.6 工艺方案的最终确定  44-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章模具设计  46-51
  4.1 模具材料的选择  46
  4.2 模具设计与装配  46-49
    4.2.1 主要模具结构尺寸设计  46-47
    4.2.2 凹模设计  47
    4.2.3 冲孔凸模设计  47-48
    4.2.4 复合挤压凸模设计  48-49
    4.2.5 预制坯时使用压块及调整垫设计  49
  4.3 模具装配图  49-51
第五章实验试制  51-56
  5.1 实验条件  51-52
    5.1.1 实验材料  51
    5.1.2 实验设备  51
    5.1.3 实验润滑剂  51-52
  5.2 实验过程  52-53
  5.3 试制结果  53-54
    5.3.1 性能测试  53-54
    5.3.2 实验结果分析  54
  5.4 本章小结  54-56
结论  56-57
参考文献  57-61
攻读硕士期间发表的论文  61-62
致谢  62-63

大型带锥筒形件成形工艺研究

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