論文類別：專家論文
作 者：佚名
所在地區(qū)：雙錐薄壁鋁合金件熱擠壓模擬探討
下載次數(shù)：720
摘 要：
摘要：用機(jī)械切削法制造鋁合金雙錐薄壁零件，材料浪費(fèi)嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低。本文采用熱擠壓對(duì)其成形。借助Deform-3D軟件對(duì)擠壓過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同形狀與尺寸的坯料對(duì)擠壓載荷、等效應(yīng)變分布的影響。利用模擬結(jié)果設(shè)計(jì)的模具與坯料進(jìn)行了實(shí)際成形試驗(yàn)。結(jié)果表明，管狀坯料為最佳的擠壓坯料，熱擠壓可獲得完好的鋁合金雙錐薄壁件。
關(guān)鍵詞：鋁合金；擠壓成形；數(shù)值模擬；等效應(yīng)變
鋁和鋁合金材料具有一系列的優(yōu)良特性，如良好的成形性能、力學(xué)性能、物理性能以及工藝性能[1]。對(duì)于雙錐薄壁零件，由于其服役須具有一定的強(qiáng)度要求，所以使用7A04鋁合金。7A04屬Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，是一種可熱處理強(qiáng)化的超強(qiáng)鋁合金，有良好的鍛造性能[2-3]。另外，利用機(jī)械加工方法生產(chǎn)零件時(shí)，會(huì)造成材料的浪費(fèi)，并且影響生產(chǎn)效率，難以滿足大批量生產(chǎn)的需要[4]，所以選擇熱擠壓成形，不僅節(jié)省了材料，而且降低了生產(chǎn)成本[5]。擠壓成形是最重要的壓力加工方法之一[6]。本文使用Deform-3D軟件模擬各種雙錐形薄壁鋁合金零件的毛坯形狀的成形過(guò)程，并預(yù)測(cè)成形結(jié)果。通過(guò)分析其擠壓載荷隨變形位移的變化曲線以及坯料的等效應(yīng)變分布來(lái)確定最佳的坯料。
1模型的建立和模擬條件的設(shè)置
1.1模型的建立
雙錐薄壁鋁合金零件及其尺寸如圖1所示。該零件的成形難點(diǎn)在于：底部圓臺(tái)和頂部圓環(huán)與中間的錐壁過(guò)渡性較差，尺寸有一定差異，所以在它們的接觸處容易出現(xiàn)金屬填充不完全，金屬流動(dòng)不均勻等情況，造成缺陷。另外，兩個(gè)傾斜的錐壁厚度僅有3.5mm，在擠壓成形后期需要較大載荷。文獻(xiàn)[7]研究表明，設(shè)計(jì)合理的坯料形狀不僅可以改善零件的成形，使組織更加均勻，而且可以提高零件的力學(xué)性能。對(duì)于雙錐薄壁零件，根據(jù)其形狀特征，通過(guò)Pro/E軟件計(jì)算后，初步確定三種坯料：內(nèi)徑31mm、外徑55mm、高56.7mm的管狀坯料；直徑55mm、高38.7mm的圓柱坯料；內(nèi)徑15.24mm、外徑81mm、厚18.5mm的圓環(huán)坯料。然后將用Pro/E繪制的模具與坯料的三維圖形以STL格式導(dǎo)入Deform-3D中。為了提高效率，選取模型的1/6作為研究對(duì)象即可，但須設(shè)定好對(duì)稱面。各個(gè)方案最終的模型圖如圖2所示。
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