引信體是彈箭的關重件之一,是典型的變壁厚傘形零件。目前主要生產(chǎn)工藝仍然停留在依靠棒料或管料的切削加工來實現(xiàn)零件的壁厚變化,落后的生產(chǎn)工藝存在著材料利用率低、生產(chǎn)效率低、制件性能低,生產(chǎn)成本高的現(xiàn)實問題。為了解決此類零件生產(chǎn)工藝落后的問題,本文根據(jù)引信體零件的結構特點及材料特性,研發(fā)了變壁厚傘形件的溫擠成形模具,通過優(yōu)化模具結構和工藝參數(shù),降低了成形力,實現(xiàn)了引信體的一次擠壓成形,使材料利用率從17%提高至45%,生產(chǎn)效率提高了1倍以上,制件內部組織均勻,性能得到提升。通過溫擠成形方式制備變壁厚傘形件毛坯,不僅可以解決機械加工中“三低一高”的問題,而且可以實現(xiàn)清潔、文明、自動化生產(chǎn),對于生產(chǎn)企業(yè)意義重大。但凸模的使用壽命僅為2000—3000件,增加了模具成本,降低了生產(chǎn)效率,成為限制此項技術應用推廣的主要障礙。本文結合試生產(chǎn)中凸模出現(xiàn)的過早失效問題,通過分析確定了凸模失效的主要形式包括:剪切斷裂和磨損失效。剪切斷裂發(fā)生于工作帶附近,主要由于成形過程中的應力集中現(xiàn)象和毛坯壁厚差過大造成的彎矩引起。通過優(yōu)化模具結構降低應力集中現(xiàn)象;結合模具材料高溫力學性能和模擬仿真技術,提出了鍛件壁厚差的計算方法,確定了毛坯壁厚差安全范圍為±1mm。分析磨損失效的模具后發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)磨損機理的高溫磨粒磨損現(xiàn)象,根據(jù)磨損發(fā)生和發(fā)展機理,找到了主要影響因素是模具溫度升高和硬度下降,提出了緩解磨損的主要方法:降溫、潤滑和模具表面處理。應用水基石墨潤滑劑的定量噴涂可以實現(xiàn)模具的降溫與潤滑,需要確定毛坯與模具間的熱量傳遞關系。建立了具有摩擦熱和塑性變形熱雙內熱源的一維非穩(wěn)態(tài)導熱模型,可以準確計算成形過程中的熱量傳遞。本文計算得出單次成形過程中模具吸收熱量為?Q?158787.85J,以此確定了合理的潤滑劑噴涂量實現(xiàn)模具的降溫與潤滑。提高模具表面硬度是減緩高溫磨粒磨損形成的重要手段。通過實驗確定H13熱作模具鋼激光熔凝處理的最佳工藝,經(jīng)過激光熔凝處理的模具表面硬度提高5—7HRC,可以有效抵抗氧化皮劃傷,減緩高溫磨粒磨損的形成。結合上述主要研究成果進行試生產(chǎn),模具壽命由3000件提升到10000件以上,達到了延長模具使用壽命的研究目標。利用SEM和EDS觀察、分析試驗用凸模表面,發(fā)現(xiàn)模具表面損傷情況明顯減輕,表明利用水基石墨潤滑劑定量噴涂技術和激光熔凝技術可以有效緩解高溫磨粒磨損引起的模具失效,模具的使用壽命提高3倍以上。通過以上研究解決了變壁厚傘形件溫擠成形模具快速損傷失效的現(xiàn)實問題,在溫擠成形技術的推廣中具有重要意義。
【學位單位】：中北大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TJ430.5
【部分圖文】：

中北大學博士學位論文1 緒 論箭彈等常規(guī)武器引爆裝置的重要構件，是一種時也是軍工生產(chǎn)中最具批量的產(chǎn)品之一[1]。致使其內部結構復雜，加工精度要求高。目主要依靠棒料機械加工，但存在著材料利用要占用大量生產(chǎn)人員和設備，造成此類零件

中北大學博士學位論文求精確。（2）螺紋區(qū)域：引信體與彈體采用螺紋連接，便于安裝與拆卸，因此必需保證質量。（3）內部變形區(qū)：引信體內部需要安裝無線電目標檢測裝置、保險裝置、電池爆裝置，其對彈體的引爆和安全有著重要作用，零件尺寸要求精確無誤，因此必需內圓達到圖紙要求。

中北大學博士學位論文求精確。（2）螺紋區(qū)域：引信體與彈體采用螺紋連接，便于安裝與拆卸，因此必需保證質量。（3）內部變形區(qū)：引信體內部需要安裝無線電目標檢測裝置、保險裝置、電池爆裝置，其對彈體的引爆和安全有著重要作用，零件尺寸要求精確無誤，因此必需內圓達到圖紙要求。

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本文編號：2822452