铝合金内腔网格筋板件成形工艺研究

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1、中北大学学位论文铝合金内腔网格筋板件成形工艺研究摘要筋板类构件是火箭、导弹和飞机等武器装备上大量应用的结构件。为了满足减重的需要，这类构件通常被设计成薄腹板并带有网格内筋结构。本文在研究国内外筋板类构件生产的基础上，分析了筋板类构件塑性成形工艺的特点，设计了一种典型的筋板类构件的模拟件一内腔网格筋板件，制定出成形该类零件的成形工艺，并对成形过程进行了数值模拟和物理模拟研究。论文的主要工作如下：1．工艺创新针对内腔网格筋板件自身的特点，制定出采用轴向加载、径向挤压、等温成形工艺成形该类零件。2．CAD建模用Pro／E软件实现模具零件的三维造型、参数化设计，

2、方便了修改，提高了建立模具几何模型的工作效率，并为模拟和仿真的顺利进行打下了基础。3．数值仿真应用Marc．superform有限元模拟软件，对该工艺进行了三维数值模拟，得出了成形过程中金属的流动规律以及应力、应变的分布情况，得到了成形载荷一行程曲线；在此基础上，研究了各种工艺参数和模具结构对金属流动、应力应变、成形质量和成形力的影响，确定出了合理的变形工艺参数和模具结构。模拟结果显示，在挤压温度为450"C、挤压速度为lmm／s、摩擦系数为0．1、凸模镶块圆角半径为R4和凸模镶块壁部斜度为3。的条件下具有较小挤压力、合理的等效应变、等效应力分布，有利于

3、该零件成形。4．模具设计根据内腔网格筋板件的结构特点，设计了分瓣式模具。5．物理模拟研究在数值模拟结果分析的基础上，制订了内腔网格筋板件成形工艺，并对工艺参数和模具结构进行了优化，并且进行了物理实验验证，验证了数值模拟和实验研究结果的正确性及该工艺过程的可行性。本工艺的提出，表明等温径向挤压工艺可以成形内腔网格筋板件，避免了金属纤维流线的破坏，改善了零件的综合机械性能，同时还为类似结构零件的挤压成形提供了借鉴和参考。关键词：筋板类构件，等温挤压，模具设计，数值模拟，金属流动规律中北大学学位论文TheStudyonFormingTechnoIogyofAI

4、uminumAIIoyLumenPartWithRib—WebAbstractTherib-webpartiswidelyusedinweaponequipments，i，erockets，missiles，andairplanes．Toreducetheequipments’weight，thepartisusuallydesignedasathinwebwithcrossimacrribs．Basedontheanalysistothecurrentrib-webpartformingprocessathomeandabroad，theplastic

5、deformationfeatureoftherib-webpartwasstudiedandasimulationpartwithcrossinnerribsstructurewasdesignedinthispaper．Theformingprocesswasestablishedandthenumericalsimulationandphysicalexperimentwasresearched．Thefollowingsarethesummaryofmainresearchworks：1．Aimingatthestructurecharacter

6、isticofthelumenpartwithcrossinnerribs，extrusionformingtechnologyisexcogitatedwhichaxialloading，radialextrusionandisothermalformingmethod．2．Developing3-DgeometricmodelingbyCAD／CAEsystemcalledPro／E．Thisparametricdesignwillmakemodifyingconveniently，andenhancetheefficiencyofcreatingt

7、heanalyticmodelofdie’Sgeometry．Furthermore，itisthebaseofthefollowingcomputersimulation．3．ApplyingsoftwareMarc．superform，thefiniteelementmodelWasmadebyfiniteelementtheory，andthesimulationanalysiscameupwiththeruleofmetalflowingandthedistributionofstressandstrainareobtained，theforce

8、·strokecnrveisdrawn．Onthebasis，themoldst