锥筒形件内旋压工艺有限元模拟及制品微观组织分析

摘要

锥筒形件内旋压工艺适合制造薄壁高精度超长锥筒形件，具有成形力小、生产效率高，节约成本、提高材料机械加工性能等突出的优点，因而被广泛地应用于航空、汽车、军工、机械等领域。本课题以2A14铝合金锥筒形件薄壁壳体为研究对象，研究锥筒形薄壁壳体零件的内旋压成形工艺，通过有限元数值模拟和试验，分别对小端起旋和大端起旋两种内旋压成形工艺及制品的组织与性能进行了研究。
　　采用ABAQUS软件对锥筒形件薄壁壳体退火-小端起旋、退火-大端起旋两种内旋压成形工艺进行了有限元模拟。分析成形后旋压力、应力应变及成形后壁厚的分布规律，并对两种工艺下的旋压力、三向应力及三向应变进行了对比分析。从成形力角度来说小端起旋成形工艺较大端起旋更为稳定。在大端和蒙皮处大端起旋工艺的三向应力均大于小端起旋，且小端起旋的三向应变较大端起旋工艺的更加平稳。而蒙皮处为制品的关键部位，对应力的要求较高，因此在选择成形工艺时应尽量选择小端成形工艺。
　　采用ABAQUS软件对锥筒形件薄壁壳体预成形-中间淬火-终成形-小端起旋2道次内旋压成形工艺进行了有限元模拟。依据各道次减薄率的不同分两个工艺进行模拟，并对比分析两种工艺和退火小端起旋1道次工艺的旋压力、三向应力及三向应变。预成形-中间淬火-终成形小端起旋2道次成形过程的旋压力相对较大，但与退火-小端起旋相比，中间淬火-小端起旋2道次工艺的三向残余应力值明显较小，说明中间淬火-小端起旋2道次成形工艺较退火-小端起旋1道次工艺更加稳定。且第2道次的减薄量越小，最终得到的旋压制品性能越好。
　　对2A14铝合金锥筒形旋压件的大端，小端和蒙皮处的微观组织和力学性能进行了分析，大端起旋较小端起旋的中间段变形量较大，中间段也产生了较为明显的纤维组织。预成形-中间淬火-终成形小端起旋的旋压制品较退火-旋压的制品的晶粒尺寸大，但晶粒尺寸分布比较均匀，制品残余应力值也相对较小。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2锥筒形件旋压工艺研究进展

1.3曲母线形件旋压工艺研究进展

1.4内旋压工艺研究进展

1.5 旋压制品微观结构分析进展

1.6 课题主要研究内容

第2章 锥筒形件内旋压成形工艺方案

2.1 引言

2.2 旋压工艺方案

2.3旋压工艺参数

2.4 毛坯的设计计算

2.5 试验坯料及工艺的确定

2.6 本章小结

第3章 锥筒形件退火-1道次内旋压成形有限元模拟

3.1 引言

3.2 有限元模型的建立

3.3退火-小端起旋1道次成形模拟

3.4退火-大端起旋1道次成形模拟

3.5退火-大端起旋和退火小端起旋模拟结果对比分析

3.6 本章小结

第4章 锥筒形件中间淬火-2道次内旋压成形有限元模拟

4.1 引言

4.2两种工艺的工艺参数及材料属性

4.3工艺3模拟结果分析

4.4工艺4模拟结果分析

4.5工艺3和工艺4模拟结果对比分析

4.6 本章小结

第5章 2A14铝合金锥筒形旋压件组织和力学性能研究

5.1 引言

5.2 试验方法

5.3 显微组织演变分析

5.4力学性能测试及与模拟结果对比分析

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢