本文關鍵詞：薄壁錐形零件熱擠壓模擬及模具優(yōu)化設計研究

  更多相關文章： 2A12鋁合金 薄壁錐形件 擠壓 數(shù)值模擬 模具設計

【摘要】：本文的主要研究對象為2A12鋁合金薄壁錐形零件,該零件為中心對稱結(jié)構,總體尺寸較大,但壁較薄,上端等徑圓環(huán)與錐形壁厚度不一致成形時易出現(xiàn)缺陷,前端為一空心小圓臺結(jié)構較難完全成形,且零件對強度也有一定要求。本文決定采用熱擠壓成形的方式生產(chǎn)該零件,并對該工藝進行研究和優(yōu)化,最后通過實際的試驗驗證所設計工藝是否合理。通過對零件的形狀結(jié)構進行分析,設計了成形件的形狀尺寸,并據(jù)此確定了原始的坯料及模具形狀,確定一次擠壓成形的方案。根據(jù)材料的性能特點及以往的經(jīng)驗,確定了擠壓速度、擠壓溫度、摩擦系數(shù)等工藝參數(shù)的范圍。建立模型并通過DEFORM-3D數(shù)值模擬軟件對擠壓過程進行模擬,研究比較不同形狀尺寸坯料、擠壓溫度、擠壓速度、摩擦系數(shù)的成形結(jié)果,分析整個過程金屬的流動規(guī)律、應力應變分布、載荷變化情況等,并根據(jù)分析結(jié)果確定最合理的參數(shù)。結(jié)果表明：管狀坯料所需載荷明顯小于柱狀坯料,相同尺寸下小了大約500kN,且成形件應變分布更均勻；當厚度相同時,管狀坯料半徑越小,所需載荷越小,但成形件的性能越差；隨著溫度升高,成形件性能分布愈加均勻,所需載荷也越小,480℃時所需載荷比400℃時小了1250kN;隨著下壓速度增大,金屬流動愈加不均勻,所需載荷也隨之增大,25mm/s時所需載荷比6mm/s時大了670kN；摩擦系數(shù)小于一定值時,零件無法成形,在能成形的前提下,摩擦系數(shù)增大會使所需的載荷急劇增大,0.3時所需載荷比0.15時大了1600kN,且應變分布也變得更加不均勻。通過數(shù)值模擬對優(yōu)化前后的模具進行了應力分析。結(jié)果顯示,將上模前端改為錐狀后,不僅使整體的等效應力最大值減小100Mpa,而且使上模前端壓頭部分應力值大幅度減小,應力分布更加均勻,保護了上模這部分易受損失效的區(qū)域,延長了模具使用壽命。下模的應力值較大,但在可承受的范圍內(nèi)。最后根據(jù)模擬確定的工藝方案,進行實際的試驗試制,所得成形件經(jīng)過后續(xù)的精加工后,表面平整,形狀尺寸符合要求,對其進行力學性能的測試,顯示性能良好,強度符合使用要求,驗證了模擬過程的正確性及所設計模具結(jié)構的合理性。
【關鍵詞】：2A12鋁合金 薄壁錐形件 擠壓 數(shù)值模擬 模具設計
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG379
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題的研究背景及意義10
• 1.2 鋁合金簡介10-13
• 1.2.1 鋁合金特點及分類10-11
• 1.2.2 鋁合金的應用11-12
• 1.2.3 2A12鋁合金性能及應用12-13
• 1.3 鋁合金擠壓技術13-16
• 1.3.1 塑性成形加工方法13
• 1.3.2 鋁合金擠壓技術研究概況13-16
• 1.4 數(shù)值模擬技術發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容17-19
• 2 薄壁錐形零件成形工藝分析19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 材料的選擇19
• 2.3 成形工藝分析19-20
• 2.4 工藝方案的制定20-22
• 2.4.1 擠壓件圖的制定20-21
• 2.4.2 坯料的選擇21-22
• 2.4.3 成形方案的確定22
• 2.5 工藝參數(shù)的分析22-24
• 2.5.1 擠壓溫度分析22-23
• 2.5.2 擠壓速度分析23
• 2.5.3 擠壓潤滑條件分析23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 3 薄壁錐形零件擠壓數(shù)值模擬及結(jié)果分析25-51
• 3.1 剛塑性有限元法簡介25-26
• 3.1.1 剛塑性有限元法的基本假設25
• 3.1.2 剛塑性有限元法的基本方程25-26
• 3.2 Deform軟件介紹26-27
• 3.3 不同形狀尺寸坯料成形數(shù)值模擬27-39
• 3.3.1 模擬模型的建立27-28
• 3.3.2 不同坯料擠壓成形方案的模擬結(jié)果與分析28-39
• 3.4 不同工藝參數(shù)對擠壓成形結(jié)果的影響39-49
• 3.4.1 擠壓溫度對擠壓成形的影響39-43
• 3.4.2 擠壓速度對擠壓成形的影響43-47
• 3.4.3 摩擦對擠壓成形的影響47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 4 薄壁錐形零件模具結(jié)構優(yōu)化及設計51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 模具結(jié)構的優(yōu)化51-53
• 4.3 成形過程模具應力分析53-58
• 4.3.1 優(yōu)化模具應力分析54-56
• 4.3.2 模具優(yōu)化前后應力分布的比較56-58
• 4.4 擠壓模具設計58-63
• 4.4.1 模具材料的選擇58-59
• 4.4.2 擠壓模具的設計59-62
• 4.4.3 模具裝配圖62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 薄壁錐形零件等溫擠壓試驗64-70
• 5.1 引言64
• 5.2 試驗條件64-67
• 5.2.1 試驗設備64-65
• 5.2.2 試驗坯料及模具65-66
• 5.2.3 潤滑材料66-67
• 5.2.4 擠壓工藝參數(shù)67
• 5.3 成形試驗67-69
• 5.3.1 試驗流程67-68
• 5.3.2 試驗結(jié)果與分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 附錄76

【參考文獻】

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1 趙國群,馬新武,王廣春,趙新海;鍛造過程最優(yōu)化預成形設計系統(tǒng)的開發(fā)研究[J];鍛壓機械;1999年04期

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本文編號：959762