铝合金梯形环塑性成形工艺研究

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1、中北大学学位论文铝合金梯形环塑性成形工艺研究摘要大型、变截面铝合金梯形环是某航空器用重要构件之一，传统加工方法(直接机械加工、铸造加工及弯曲的冲压工艺)成形的构件其力学性能难以满足服役条件。塑性成形能有效提高材料的力学性能，但已有的塑性成形工艺仅适用于圆环件的加工，且无法控制环件截面变化。目前对于复杂梯形环件的整体塑性成形研究很少，迫切需要研究梯形环件的塑性成形方法及工艺。本文针对2A12铝合金梯形环件的成形，提出了两种工艺方案：(1)毛坯通过反挤压获得梯形管，再切割得到梯形环件；(2)毛坯在镦粗、冲孔、扩环后，将圆环毛坯件进行撑扩和整

2、形得到梯形环件；通过UG建立模具的几何模型，导入Deform软件模拟梯形环件的成形过程，经对比分析(方案一存在材料利用率低、载荷高的缺点；方案二存在载荷小，损伤小的优点)，确定方案二为该梯形环件的成形工艺；研究发现成形的撑扩工序中使用过渡型(圆形过渡到梯形)的凸模，可以减缓材料流动的不均匀性；当撑扩工序中使用的圆环毛坯件内周长为梯形环件内周长的0.95倍，并使用过渡型(圆形过渡到梯形)瓣模结构时，撑扩得到的类梯形环纵向变形小，易于整形；整形工序中，当使用的下模的行程为500mm，拔模斜度为5度时，梯形环件成形效果较好；对比不同参数下的撑

3、扩和整形的模拟结果，选择较适宜的成形温度为460±5℃，模具挤压速度为10mm/s，并使用油基石墨润滑剂进行润滑；最后，依据已有的模具三维模型，设计出梯形环件成形的撑扩和整形模具。论文研究结果对其他材料的类似复杂环件的塑性成形具有一定的参考和借鉴作用。关键词：铝合金，梯形环，塑性成形，撑扩，整形中北大学学位论文ResearchofAluminumalloyTrapezoidalringPlasticFormingAbstractLargealuminumtrapezoidalringmemberwithvariablesection,i

4、sanimportantmemberofaaircraft,themechanicalpropertiesofmembersformedbytraditionalprocessingmethods(directmachining,castingprocessingandbendingstampingprocess)aredifficulttomeetserviceconditions.Plasticmoldingcaneffectivelyimprovethemechanicalpropertiesofthematerial,butth

5、eexistplasticformingprocessonlyappliestotheprocessingofthering,andcannotcontrolthecross-sectionalvariationofthemembers.Formingofcomplexoveralltrapezoidalringwaslittlestudiedatpresent,itisurgenttostudyplasticmoldingmethodandprocessoftrapezoidalringmember.Fortheformingof2A

6、12aluminumtrapezoidalringinthispaper,twoprocessingprogramsareproposed:(1)Trapezoidaltubeblankisobtainedbyanti-extrusion,andthencuttoobtainatrapezoidalring;(2)Afterupsetting,punching,expandingring,ringblankswillsupportexpansionandshapingtogetatrapezoidalring;Establishingm

7、oldgeometrybyUG,ImportingDeformSoftwaretosimulatetheformingprocessoftrapezoidalringmember,bycomparisontheanalysis(TheshortcomingsofoptionOnearethelowutilizationinmaterialandhighload;theadvantagesofoptiontwoarethesmallloadandsmallinjury),programtwoisdeterminedfortheformin

8、goftrapezoidalring;Studyfoundthat,theuseofthetransitional(thetransitionfromroundtotrapezoid)punchinexpa