【摘 要】
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多筋铝合金制件在航天、汽车以及轨道交通领域的应用很广,这类零件具有壁薄和高筋的特点,在成形此类零件过程中会遇到很多问题。通过锻造方法得到铝合金坯料,再经过数控方法加工出筋板,会出现金属填充不满、堆叠等问题,而且成本过高。利用焊接和铸造方法制造此类零件时,容易出现缩孔、材料晶粒过于粗大等问题。通过冷挤压成形方法得到的多筋铝合金零件,往往拥有致密的组织分布、更高的精度、更好的表面质量、优良的机械性能等
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多筋铝合金制件在航天、汽车以及轨道交通领域的应用很广,这类零件具有壁薄和高筋的特点,在成形此类零件过程中会遇到很多问题。通过锻造方法得到铝合金坯料,再经过数控方法加工出筋板,会出现金属填充不满、堆叠等问题,而且成本过高。利用焊接和铸造方法制造此类零件时,容易出现缩孔、材料晶粒过于粗大等问题。通过冷挤压成形方法得到的多筋铝合金零件,往往拥有致密的组织分布、更高的精度、更好的表面质量、优良的机械性能等优点,可以作为优质结构件进行使用。本文对多筋铝合金制件的冷挤压成形过程进行了研究,制定了一道工序闭式冷挤压成形目标零件的模拟方案。通过分析一些关键参数对目标零件成形过程的影响,选择了合理的工艺参数以获得外形饱满且合格的制件,并完成冷挤压模具的设计,为此类多筋制件的冷挤压成形过程中的工艺参数设计提供有效参考,而且一步成形方案简化了加工工序,缩减了生产成本。本文的主要研究内容如下:1.介绍了分析多筋铝合金制件冷挤压成形过程中需要用到的金属塑性成形基本理论,制定了多筋铝合金制件冷挤压成形过程的工艺方案,确定了要探究的工艺参数,介绍了制件冷挤压成形的有限元建模过程,包括几何模型的创建、材料模型的选取、分析步的创建、相互作用的创建、边界条件的创建以及网格的创建。2.分析模具结构参数对多筋铝合金件冷挤压成形的影响,分别研究了外筋形状、沉孔内径、凸模端头角度、外筋角度和沉孔深度五种模具结构参数对冷挤压成形过程中所需挤压力以及零件上等效应力和等效应变分布等模拟结果的影响,得到多筋铝合金制件冷挤压成形过程中坯料金属的流动规律。确定了零件结构:外筋筋宽为6mm,外部筋筋厚为4.23mm,沉孔内径为17mm,凸模端头角度为6°,外筋角度为9°,沉孔深度为6mm。3.确定成形零件形状后,探究了摩擦条件、挤压速度和圆角半径三个工艺参数对冷挤压成形结果的影响,通过分析冷挤压过程中所需挤压力、金属流动速度以及零件上等效应力和等效应变的分布等成形结果,对多筋铝合金制件冷挤压过程中三个工艺参数进行优化。优化后的工艺参数如下`:摩擦系数为0.1,挤压速度为10mm/s,凸模端头圆角半径和凹模外筋圆角半径都为1.5mm。4.根据凹模受力分析设计出双层组合凹模,通过对组合凹模进行应力分析发现:冷挤压结束时凹模上最大等效应力没有超出模具材料W6Cr4Mo5V2的许用强度,所设计的模具满足冷挤压过程所需的强度要求,根据模拟的工艺参数设计了冷挤压模具装配图。
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