7075鋁合金噴管熱塑性成形數(shù)值模擬及成形工藝研究.pdf

1、本文主要研究對象為結(jié)構(gòu)中心對稱的噴管零件，該零件多處區(qū)域壁厚較薄，其強度要求較高。傳統(tǒng)的加工方法為機械切削加工，生產(chǎn)效率低下，原材料的利用率低，加大了生產(chǎn)的成本，同時零件的強度也不能滿足要求，因此需要改善加工工藝，實現(xiàn)該噴管零件的規(guī)模化生產(chǎn)。本文最終采用熱塑性成形工藝進行加工噴管零件，能夠加工出尺寸達標，機械性能符合要求的零件，等效增加的原材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
　　依據(jù)噴管零件的強度要求，采用7075鋁合金為加工材料。7

2、075鋁合金屬于超硬鋁合金，具有較高的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于制造飛機結(jié)構(gòu)件及其他要求強度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件。根據(jù)7075鋁合金性能參數(shù)，確定了鋁合金噴管擠壓成形的工藝參數(shù)范圍。
　　通過DEFORM-3D數(shù)值模擬研究了不同工藝參數(shù)包括坯料尺寸、摩擦系數(shù)、變形溫度和擠壓速度對擠壓成形的影響。分析了成形過程中的金屬流動情況，以及不同工藝參數(shù)條件下擠壓成形時的等效應(yīng)力、等效應(yīng)變分布規(guī)律和成形過程的擠壓力變化規(guī)律。通過對比分

3、析，確定最終的工藝參數(shù)。
　　結(jié)果表明:改變坯料的尺寸能夠決定坯料在擠壓過程中的主要變形區(qū)域，能夠減小擠壓成形的模具載荷，初始坯料尺寸下擠壓所需的模具載荷為95t，而改變坯料尺寸后能夠減小為85t;隨著摩擦系數(shù)的降低，坯料擠壓成形的時等效應(yīng)變分布均勻，并且摩擦系數(shù)為0.1時終擠時的模具載荷比摩擦系數(shù)為0.3時減小了26t;隨著溫度的上升，變形更加均勻，其坯料的等效應(yīng)力減小，模具載荷也降低，500℃擠壓的模具載荷比455℃擠壓時減小

4、了29t;隨著擠壓速度的提升，坯料擠壓成形時的運動速度梯度增加，變形均勻性降低，其模具載荷也提升。
　　根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，對擠壓成形過程進行模具應(yīng)力分析，并對模具的模膛結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過模具應(yīng)力分析知道通過拐角優(yōu)化后，模具的最大等效應(yīng)力從1500MPa降為934MPa，等效的降低了模具失效的可能性，提高了模具的使用壽命。對模具結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并進行實驗驗證。在所采用的工藝參數(shù)條件下，成功的擠壓出結(jié)構(gòu)尺寸均符合的噴管零件，驗證了數(shù)值