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带环筋薄壁壳体镁合金零件成形工艺研究

作　者: 田甲
导　师: 张治民
学　校: 中北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ80镁合金径向局部挤压数值模拟环向筋
分类号: V261
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

航空航天等高技术产业的迅速发展，迫切需要大量采用结构轻巧、形状复杂系数小的大型轻合金整体薄壁构件，以减轻重量和提高整机工作性能。内腔含环向筋的镁合金薄壁壳体就是其中的典型代表。目前，这类零件的成形方法仍然以机械加工和铸造为主，前者将破坏金属的流线，使得零件不能满足性能要求，后者将会使零件存在铸造缺陷，最终不能用在性能要求太高的场合。因此开发一种新型的成形工艺是十分必要的。本文以带环筋薄壁壳体镁合金零件为研究对象，开发了一种新型的成形工艺。具体研究内容如下：针对零件的形状特征，制定了成形工艺并确定了合理的挤压件图。确定此零件的成形工艺为：下料——镦粗——冲孔——径向局部挤压——时效处理——机械加工。应用数值模拟软件DEFORM模拟得到变形区金属的应力应变曲线，经过对应力应变曲线分析，得到了金属的流动规律，进而划分了变形区，为设计分体凸模提供了依据。利用数值模拟软件DEFORM模拟了分体凸模的外形结构、关键结构参数(分体凸模上曲面半径R1和分体凸模下曲面半径R2)对壳体零件成形过程中筋部填充性的影响。确定了最佳的分体凸模结构，为挤压工艺参数优化做好准备。在优化分体凸模结构的基础上，分析了挤压温度、挤压速度、摩擦系数对成形过程中的成形力、损伤值、等效应力和等效应变等指标的影响，获得了最佳的径向局部挤压工艺参数。根据模拟结果，设计了挤压模具。为此类零件的生产及应用提供了一些理论依据及借鉴。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题背景及意义  10-12
    1.1.1 研究的相关背景  10-11
    1.1.2 课题的意义  11-12
  1.2 环筋类构件的研究概况  12-13
    1.2.1 环筋类构件的成形特点  12
    1.2.2 目前国内外的成形方法  12-13
    1.2.3 局部加载成形技术  13
  1.3 镁合金的特性及成形技术  13-19
    1.3.1 镁及镁合金的特性  13-15
    1.3.2 镁合金的成形方法  15-17
    1.3.3 镁合金应用状况及发展趋势  17-18
    1.3.4 挤压时金属流动的影响因素  18-19
  1.4 课题研究内容  19-20
第二章挤压成形工艺分析  20-33
  2.1 引言  20
  2.2 零件分析  20-21
  2.3 成形方式分析  21-22
    2.3.1 挤压件图的制定  21
    2.3.2 成形材料的分析  21-22
    2.3.3 成形方式的制定  22
  2.4 DEFORM-3D 有限元模型的建立  22-24
  2.5 变形区的金属流动规律  24-29
    2.5.1 环向筋的成形原理  25
    2.5.2 变形区金属流动规律  25-27
    2.5.3 变形区的划分  27-29
  2.6 挤压工艺的制定  29-30
    2.6.1 下料的计算  29
    2.6.2 工艺制定的原则  29-30
  2.7 挤压参数的确定  30-32
    2.7.1 挤压温度  30
    2.7.2 挤压速度  30-31
    2.7.3 挤压润滑  31-32
  2.8 小结  32-33
第三章分体凸模结构对挤压成形工艺的影响  33-39
  3.1 引言  33
  3.2 不同分体凸模结构对金属填充性的影响  33-34
  3.3 分体凸模结构优化  34-37
  3.4 小结  37-39
第四章零件的挤压参数成形数值模拟  39-52
  4.1 引言  39-40
  4.2 模拟结果分析  40-48
    4.2.1 温度场分析  40-41
    4.2.2 温度对成形力的影响  41-42
    4.2.3 温度对工件损伤值的影响  42-43
    4.2.4 温度对等效应力的影响  43-44
    4.2.5 温度对等效应变的影响  44
    4.2.6 挤压速度对成形力的影响  44-45
    4.2.7 挤压速度对工件损伤值的影响  45-46
    4.2.8 摩擦系数对成形力的影响  46-47
    4.2.9 摩擦系数对工件损伤值的影响  47-48
  4.3 参数优化后零件的挤压模拟成形过程  48-51
    4.3.1 分析模拟成形后的零件  49-50
    4.3.2 对金属流动速度的模拟结果及分析  50-51
  4.4 小结  51-52
第五章模具设计  52-58
  5.1 引言  52
  5.2 挤压模具设计  52-57
    5.2.1 模具材料的选择  52-53
    5.2.2 挤压模具设计  53-57
  5.3 小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  64-65
致谢  65-66

带环筋薄壁壳体镁合金零件成形工艺研究

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