论文部分内容阅读
随着有限元理论的深入研究,计算机模拟技术的快速发展以及精密塑性成形技术的突飞猛进,我国的精密冷挤压技术已经取得了长足的进步。近年来,国防航空、汽车等领域的轻量化要求日益迫切,这在一定程度上推动了铝合金,尤其是高强铝合金等轻质合金的发展。目前,高强铝合金的精密塑性成形研究已经成为国内外专家学者关注的焦点。但是,铝合金的精密塑性成形,尤其是高强铝合金冷挤压技术仍存在工艺复杂、造价高、质量难以突破等突出问题。本文对高强铝合金及其精密挤压成形工艺的国内外研究现状作了简要介绍,分析了目前国内外有限元技术发展的进程,以复杂异形高强铝合金翼片作为代表,详细介绍了在高强铝合金翼片的成形工艺与有限元数值模拟等相关工作。同时,开展了工艺试验,并对高强铝合金的性能进行了相关测试。由于翼片挤压件外形结构复杂并带有光滑过渡的曲线,在制定冷挤压工艺时要充分考虑其材料利用率、工艺可行性、成形质量等问题。同时,由于冷挤压的单位挤压力大,必须重点考虑热处理方法、润滑机制、最大成形载荷以及模具使用寿命等因素对成形工艺的影响,以便制订合理的工艺方案。在本文中,利用三维建模软件UG NX对高强铝合金挤压的工艺和模具分别进行了分析和设计,并采用成熟的有限元数值模拟软件Deform-3D对影响冷挤压成形过程的若干关键技术问题进行数值模拟。通过数值仿真,获得了理想的毛坯外形结构及工艺尺寸,优化了模具结构,预测了可能出现的成形缺陷。详细的分析了不同外形尺寸的毛坯对挤压工艺成形情况的影响,而对优化后的毛坯重点分析了工艺参数的影响机制,研究了影响冷挤压模具寿命的最大成形载荷及模具磨损情况。再次,通过工艺试验的方法,验证了翼片冷挤压工艺制定的合理性以及模具设计的科学性,对比分析了试验结果与模拟情况,总结了研究过程中的问题及经验。最后,进行了一系列的材料性能测试,验证了挤压后翼片综合性能的稳定性,获得了比较理想的性能结果。通过对翼片精密冷挤压工艺的研究,将高强铝合金挤压技术、有限元数值模拟分析技术及实际生产紧密结合起来,有效地缩短了产品的研发周期,达到了提高材料利用率、增强制件综合性能、降低成本以及提高模具使用寿命的目的。本课题的研究成果对类似形状的异形铝合金挤压件的生产以及相关挤压模具设计提供理论和实践依据,并可用于指导生产。