航空發(fā)動機為了提高推重比,大量構(gòu)件需要進行材料的輕量化設(shè)計,基于此種情況,鋁合金材料在航空發(fā)動機中獲得十分廣泛的應(yīng)用。但鋁合金材料塑性低、成形性能差。特別在一些復雜曲面薄壁類的零件塑性成形過程中,由于存在大的懸空區(qū),極易出現(xiàn)起皺和破裂等缺陷,傳統(tǒng)成形工藝方法難度較大。充液拉深成形技術(shù)是一種先進的、適用于復雜曲面薄壁件的成形技術(shù),能夠大幅提高該類零件的成形極限。本文以某航空發(fā)動機LY16鋁合金拋物線曲面薄壁零件為研究對象,開展了LY16鋁合金的力學性能測試和成形極限測試,提出了兩種工藝設(shè)計方案:兩道次和三道次充液拉深成形。采用數(shù)值模擬的方法對兩種方案進行仿真分析,確定了由圓筒形件,到階梯錐形件,再到拋物線形曲面件的三道次充液拉深成形的工藝設(shè)計方案,該方案能夠滿足成形需要。采用有限元數(shù)值模擬對三道次充液拉深件進行成形工藝研究,研究了圓筒形件充液拉深的壓邊間隙、液室加載路徑對拉深件壁厚分布和成形質(zhì)量的影響,分析了液室壓力加載路徑對階梯錐形件壁厚的影響,以及初始液室反脹壓力對拋物線形曲面件壁厚和成形質(zhì)量的影響。獲得了合理的壓邊間隙、液體壓力和初始液室反脹壓力,數(shù)值模擬表明成形過程無缺陷發(fā)生,并且拉深件壁厚分布比較均勻。建立了三道次充液拉深實驗?zāi)＞吆脱b置,開展了圓筒形件、階梯錐形件和拋物線形曲面件的充液拉深成形過程研究,分析了壓邊間隙和液室壓力加載路徑對成形質(zhì)量和壁厚分布的影響,分析了充液拉深過程的起皺和開裂等缺陷形式,得到了合理的成形工藝參數(shù),控制了起皺和開裂缺陷,試件最小壁厚減薄率10.6%,成形試件滿足工藝設(shè)計要求。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V263;TG386.32
【部分圖文】：

鈑金件占整個發(fā)動機零件的 30%以上，由此發(fā)動機制造中占據(jù)著重要的地位。伴隨著航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，航空發(fā)動機鈑金件的結(jié)構(gòu)設(shè)計也趨于復雜化求也越來越高，對零件快速制造生產(chǎn)的需求不斷加劇[1]。鈑金成形方法不能滿足日益發(fā)展的航空制造業(yè)的迫切需零件制造企業(yè)一般均為小批量、多機種的生產(chǎn)模式，縮短快速研制就成為了提升我國的航空發(fā)動機制造面臨的重要動機為了提高推重比，在許多構(gòu)件中必須進行材料和結(jié)構(gòu)情況，鋁合金材料廣泛應(yīng)用與航空發(fā)動機中。例如某型統(tǒng)上的帽罩，如圖 1-1 所示。此零件就是典型的鋁合金拋，其尺寸、表面質(zhì)量要求高。此零件典型的傳統(tǒng)成形方法(一般為 6 次)，中間輔以退火處理改善性能，如圖 1-2 度大，在成形過程中經(jīng)常出現(xiàn)起皺、破裂等缺陷，如圖 藝導致廢品率居高不下，并存在生產(chǎn)周期過長，制造效上現(xiàn)在航空發(fā)動機制造的需求。

應(yīng)用在航空發(fā)動機上防冰系統(tǒng)帽罩零件的生產(chǎn)過程中，將能極大的生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量。 此外，該類零件在航空發(fā)動機中具有類似的零件包括高溫合金、不銹鋼、鋁合金錐形、拋物線、半球液拉深可以用于飛機蒙皮等復雜曲面件零件的成形，將極大的推發(fā)動機制造水平的提高。圖 1-2 拋物線形曲面件多道次拉深工藝示意圖

曲面件多道次拉深破裂缺陷

【參考文獻】

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本文編號：2832793