直升机旋翼弹性轴承隔片热成形工艺研究

摘要

直升机旋翼连接方式从最初的铰接式，发展到球柔式、星形柔性、无铰式以及无轴承式，结构趋于简化，采用球面弹性轴承作为连接件是新型柔式直升机旋翼系统的主要特征之一。17-4PH不锈钢金属隔片作为弹性轴承主要元件之一，其外形尺寸精度、表面质量及疲劳特性直接影响直升机旋翼连接弹性轴承的服役性能。由于17-4PH沉淀硬化不锈钢的屈强比高，导致其冷成形回弹大，贴模性差，采用热成形工艺是行之有效的方法，本文针对17-4PH沉淀硬化不锈钢的成形特性，对其热成形工艺进行了深入研究，主要研究工作及结果如下： 1．以弹性轴承隔片为研究对象，根据半球件拉深成形特点，利用塑性力学原理分析了工艺参数与材料性能参数对该隔片冲压成形的影响规律，为其成形工艺的实施奠定了理论基础。 2．通过高温单向拉伸试验及应力松弛试验的方法研究了17-4PH沉淀硬化不锈钢高温流变特性，建立了该材料高温本构方程，应力松弛方程以及短时蠕变方程，为进行成形工艺的模拟仿真分析、后续的工艺方案及工艺参数确定提供依据。 3．基于有限元软件ABAQUS对隔片成形过程进行数值仿真，得到了各工艺参数对隔片成形的影响规律，通过对高温拉深成形与气胀成形两种工艺方案仿真结果进行对比，结果表明：带压边的拉深成形可以有效的控制成形时的起皱与改善厚度均匀性，且具有结构简单操作方便、成形效率高的优点，较适宜用于弹性轴承隔片的热成形。 4．通过隔片高温拉深成形及气胀成形试验，验证了热成形方案的可行性，得到了合格的某型直升机旋翼用17-4PH不锈钢球面弹性轴承连接隔片成形件，并对成形件进行了质量分析，满足设计尺寸质量要求。

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