發(fā)布時(shí)間：2022-01-11 18:38

　　錐壁形零件作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)重要的連接與傳動(dòng)部件,內(nèi)部連接發(fā)動(dòng)機(jī)主軸,外部與渦輪盤或者風(fēng)扇盤固定,長期服役在高溫高壓的環(huán)境中,對(duì)其性能要求較為嚴(yán)格。由于該類型零件錐形薄壁的形狀特點(diǎn),采用常規(guī)的鍛造生產(chǎn)工藝在直接鍛造生產(chǎn)時(shí)材料利用率低,并且各部位變形不均,造成各位置性能差異大,影響性能與服役壽命;傳統(tǒng)的預(yù)成形模具是基于經(jīng)驗(yàn)和模擬方法,通過不斷的試錯(cuò)來設(shè)計(jì),效率低下。論文針對(duì)上述問題,通過對(duì)錐壁類鍛件的形狀結(jié)構(gòu)和鍛造工藝進(jìn)行深入分析,制定更加合理的鍛造工藝,以保證在終鍛成形時(shí)充填完整與變形合理,并提高材料利用率和降低生產(chǎn)成本;同時(shí)為解決預(yù)成形模具的設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題,提出一種基于多學(xué)科軟件聯(lián)合仿真的預(yù)成形模具優(yōu)化方法。論文基于數(shù)值模擬與生產(chǎn)試驗(yàn)開展如下研究工作:（1）以航空發(fā)動(dòng)機(jī)錐壁類鍛件為研究對(duì)象,分析傳統(tǒng)鍛造工藝生產(chǎn)錐形薄壁鍛件過程中的難點(diǎn)以及控制要點(diǎn),改進(jìn)錐壁類鍛件鍛造工藝方案。結(jié)果表明,對(duì)于壁厚均勻錐壁類鍛件,應(yīng)該通過優(yōu)化餅坯高度對(duì)材料的流動(dòng)進(jìn)行控制,從而避免折疊缺陷的產(chǎn)生;對(duì)于壁厚差異較大的錐壁類鍛件,應(yīng)該添加預(yù)鍛工序來合理分料,從而提高材料利用率以及控制鍛件變形均勻性。（2）聯(lián)合參數(shù)化... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

錐形薄壁鍛件

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2錐壁類鍛件成形工藝分析及優(yōu)化10各種問題。2.1.2錐壁類鍛件成形要點(diǎn)及控制難點(diǎn)采用兩火成形的鍛造生產(chǎn)工藝，在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)了諸多問題，造成鍛件合格率較低，浪費(fèi)大量資源，不符合節(jié)能減排、綠色制造的理念。①壁厚均勻鍛件對(duì)于各位置壁厚差異較小的鍛件，在直接采用可兩火鍛造成形時(shí)可以獲得各位置變形效果較好的鍛件，但是，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在鍛件頂部出現(xiàn)折疊缺陷，如下圖2.2(a)所示，可以看出鍛件頂部區(qū)域流線紊亂且向內(nèi)凹。②壁厚不均勻鍛件各位置壁厚差異較大的鍛件在生產(chǎn)過程中存在問題較多：1)由于此類零件分支結(jié)構(gòu)較多形狀復(fù)雜，在鍛件設(shè)計(jì)時(shí)為了保證在兩火成形工藝的情況下能夠充填完整以及盡量減小模具磨損而在局部位置進(jìn)行了余量放大導(dǎo)致了材料利用率低；2)零件形狀較為復(fù)雜，壁厚差異較大，所以在填充過程中金屬的填充同時(shí)性不能保證，由下圖2.2(b)可以看出直接使用餅坯成形易造成分料不均鍛件充填不完整、變形不均勻；3)終鍛工藝?yán)脗?cè)面進(jìn)行定位，在鍛造時(shí)因?yàn)榻K鍛荒坯的形狀不規(guī)整，導(dǎo)致擺料時(shí)無法合理定位，造成鍛件輪廓各部位飛邊不均勻，鍛造成形穩(wěn)定性降低。（a）折疊（b）變形不均勻圖2.2鍛件缺陷Fig.2.2Forgingdefect高溫合金具有變形抗力大、導(dǎo)熱性差及可鍛溫度范圍窄等特點(diǎn)，由于邊緣部位壁厚小與空氣接觸面積大，溫度降低速度快，造成鍛造時(shí)不能達(dá)到終鍛溫度，導(dǎo)致鍛件報(bào)廢；高溫合金鍛件熱處理為低溫固溶處理，固溶溫度低于靜態(tài)再結(jié)晶溫度，因此，鍛件的晶粒尺寸不能通過熱處理細(xì)化，需要通過鍛造工藝來控制[43]；此外，由于鍛件尺寸大，在成形過程中，各部位的變形情況不能保持相同，鍛件內(nèi)部微觀組織形態(tài)不能進(jìn)行合理的控制，造成最終鍛件性能不能達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的?

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2錐壁類鍛件成形工藝分析及優(yōu)化11用標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對(duì)上述問題應(yīng)該做出相對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施。2.2錐壁類鍛件成形工藝優(yōu)化為了保證鍛件形狀完整且內(nèi)部較好的組織形態(tài)，應(yīng)該從填充、溫度、變形等方面進(jìn)行合理的控制。因此，在鍛造過程中為了保持溫度均勻，防止局部降溫過快，在終鍛鍛荒坯外層使用包套。并通過設(shè)計(jì)合理的荒坯形狀來調(diào)節(jié)各部位的變形，來控制鍛件各部位變形均勻[16]。①壁厚均勻錐形零件對(duì)于形狀較為簡(jiǎn)單的壁厚均勻錐壁鍛件，分析其產(chǎn)生折疊缺陷原因?yàn)椋涸阱懺斐尚芜^程中荒坯高度較大，材料流動(dòng)距離遠(yuǎn)，由于材料表面與模具型腔的摩擦阻力導(dǎo)致內(nèi)部材料流動(dòng)速度比表層材料流動(dòng)速度快，如圖2.3所示，進(jìn)而造成在頂部產(chǎn)生折疊缺陷。因此，應(yīng)該通過合理的控制餅坯的厚度來控制材料的流動(dòng)，對(duì)餅坯高度進(jìn)行優(yōu)化便可完成，此過程操作較為簡(jiǎn)單可通過經(jīng)驗(yàn)及簡(jiǎn)單數(shù)值模擬來解決。圖2.3速度分布圖Fig.2.3Speedmap②壁厚差異較大錐形零件壁厚不均勻鍛件，1)對(duì)于材料利用率低的問題：應(yīng)該根據(jù)零件進(jìn)行隨形設(shè)計(jì)鍛件形狀，避免材料浪費(fèi)，通過添加預(yù)鍛工序來合理分料，避免材料不合理的流動(dòng)對(duì)的模具磨損；2)鍛件變形不均勻的問題：添加預(yù)鍛工序，進(jìn)行合理分料確保各位置的材料具有合理的變形量，以及保證鍛件各部位填充的同時(shí)性；3)針對(duì)終鍛過程中定位不合理的問題：改變定位方式，在鍛造成形中鍛造荒坯形狀不穩(wěn)定，因此，應(yīng)該避免利用餅坯的自然成形形狀（外輪廓）進(jìn)行定位，應(yīng)采用形狀固定的凹槽等方式完成定位。綜合來說，為了獲得形狀完整、變形均勻合格的錐壁形鍛件，設(shè)計(jì)形狀合理的終鍛荒坯是非常重要的，對(duì)于壁厚均勻鍛件需要優(yōu)化合適的餅坯高度；對(duì)于壁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]C919“大發(fā)”核心機(jī)部分關(guān)鍵技術(shù)取得重要進(jìn)展[J]. 余曉潔,施雨岑.  科技傳播. 2018(05)
[2]高溫鈦合金的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展[J]. 黃棟,楊紹利,馬蘭,廖鑫,樸榮勛.  鋼鐵釩鈦. 2018(01)
[3]面向參數(shù)化建模的CATIA知識(shí)工程的二次開發(fā)技術(shù)[J]. 劉滕,郝博,張信淋.  沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(06)
[4]三維零件參數(shù)化建模設(shè)計(jì)[J]. 郭晶,趙廣東.  科技尚品. 2015(12)
[5]CATIA三維參數(shù)化建模技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 王永崗,楊利杰.  機(jī)械工程師. 2014(05)
[6]金屬體積成形有限元分析管理與工藝優(yōu)化平臺(tái)[J]. 陳華書,胡廣洪.  熱加工工藝. 2013(23)
[7]基于變形均勻的葉片鍛造預(yù)成形拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 邵勇,陸彬,任發(fā)才,陳軍.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[8]體積成形預(yù)成形設(shè)計(jì)及優(yōu)化方法的研究與應(yīng)用[J]. 邵勇,陸彬,陳軍,郭平義.  塑性工程學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]GH4169合金研制進(jìn)展[J]. 杜金輝,呂旭東,鄧群,莊景云.  中國材料進(jìn)展. 2012(12)
[10]復(fù)雜鍛件的坯料預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 楊知碩,劉東,羅子健,高國杰.  熱加工工藝. 2012(11)

博士論文
[1]鎳基高溫合金高溫變形行為及變形機(jī)理研究[D]. 周舸.東北大學(xué) 2013
[2]實(shí)數(shù)編碼遺傳算法機(jī)理分析及算法改進(jìn)研究[D]. 朱燦.中南大學(xué) 2009
[3]實(shí)數(shù)編碼遺傳算法雜交算子組合研究[D]. 周永華.華南理工大學(xué) 2003

碩士論文
[1]鋁合金軸箱體鍛造成形工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D]. 龍帥.重慶大學(xué) 2017
[2]GH4169合金高溫塑性變形行為及組織演變規(guī)律研究[D]. 宮潤燕.東北大學(xué) 2014
[3]GH4169合金渦輪盤組織均勻性控制研究[D]. 劉帥.燕山大學(xué) 2014
[4]實(shí)數(shù)編碼下的混合算子遺傳算法在非線性問題的應(yīng)用[D]. 倪金林.合肥工業(yè)大學(xué) 2007
[5]材料成形過程的類等勢(shì)場(chǎng)法模擬與預(yù)成形設(shè)計(jì)[D]. 肖軍.西北工業(yè)大學(xué) 2006



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