大尺寸鋁合金件超塑成形模具設(shè)計(jì)與尺寸補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、由于軌道車(chē)輛輕量化的要求，用鋁合金材料代替鋼材是最有效的途徑之一，但在常溫條件下具有復(fù)雜形狀的鋁合金薄板零件成形時(shí)，會(huì)出現(xiàn)回彈、失穩(wěn)起皺和拉裂現(xiàn)象，導(dǎo)致成形失敗，應(yīng)用超塑性成形技術(shù)可以解決常溫?zé)o法成形這一難題。在大尺寸鋁合金薄板零件超塑成形過(guò)程中，由于模具材料和鋁合金的線膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致零件尺寸精度難以滿足技術(shù)要求，為保證成形后產(chǎn)品尺寸在允許公差范圍內(nèi)，必須使用合適的補(bǔ)償系數(shù)對(duì)模具型面尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。具有復(fù)雜曲面的零件及模具的膨脹和收縮

2、過(guò)程是非線性、多因素影響的，采用傳統(tǒng)的“試錯(cuò)法”逐步修正模具型面費(fèi)時(shí)耗資。本文以地鐵車(chē)輛窗體零件為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行了超塑成形工藝分析和模具設(shè)計(jì)，提出了基于有限元模擬的模具補(bǔ)償技術(shù)，并進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)補(bǔ)償系數(shù)做了較深入研究。主要工作如下：
　　 1.系統(tǒng)地分析了鋁合金超塑性及其成形技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及超塑性數(shù)值模擬技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究狀況和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了鋁合金超塑成形技術(shù)在地鐵車(chē)輛中的應(yīng)用情況。
　　 2.以地鐵車(chē)輛窗體零件為

3、實(shí)驗(yàn)對(duì)象，根據(jù)零件的形狀特征進(jìn)行了超塑成形的工藝分析和模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了20組溫度和應(yīng)變速率的參數(shù)組合，利用有限元軟件對(duì)窗體零件的氣脹成形工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，并根據(jù)模擬結(jié)果中的壁厚分布得出最優(yōu)參數(shù)組合，分析了溫度和應(yīng)變速率對(duì)成形件最小壁厚的影響。
　　 3.采用非線性有限元軟件Marc建立了板料和模具的有限元模型，分別兩次對(duì)由不同補(bǔ)償系數(shù)修正的窗體零件模具，成功地進(jìn)行了超塑成形全過(guò)程的模擬，模擬包括模具加熱膨脹、板料氣脹成形和