薄壁铝合金管材缩口热挤压增厚成形装置与工艺研究

摘要

在飞机操控机构中，拉杆的传统成形方式主要采用缩口加铆接螺纹套筒的方式制造，此种方法不但无法降低机体重量，而且存在连接强度低，工艺复杂，制造成本高等缺点。采用管材缩口增厚成形技术能有效解决上述问题。此种新工艺虽然具有一定优势，但在加工成形过程中也存在很多问题，例如管材传力区起皱、管体扭曲、表面材料脱落等缺陷。本文在传统的缩口成形基础上进行改进，对薄壁管材进行热旋压缩口及热挤压增厚成形。通过成形理论及影响因素分析、有限元数值模拟、成形装置设计和组装、缩口热挤压增厚成形实验，对外径D=32mm、壁厚t=1mm的薄壁LF2M铝合金管材进行缩口增厚成形研究，具体研究内容如下：
　　通过对管材缩口及增厚成形原理分析，得到有利于管材缩口及增厚成形工艺方法的理论依据；并重点分析几种影响因素对管材成形的影响作用，得到成形温度、摩擦系数、凹模锥角等参数对成形质量的具体影响作用，并对有限元数值模拟和成形实验提供可靠的理论依据。
　　基于DEFORM-3D有限元分析软件，建立了薄壁管材缩口增厚成形有限元模型，对成形温度、摩擦系数、凹模锥角等成形参数进行有限元模拟。通过模拟得到当温度T=400℃，摩擦系数f=0.06，凹模锥角2a=20°的条件下，缩口系数为0.75，缩口成形质量较好；在增厚模拟过程中，得到增厚率为66％。
　　设计并调试管材缩口热挤压增厚成形装置。主要内容：设计制造两套成形专用模具，分别为不可加热和可加热型；设计加热电路原理图，并进行电器元件安装，通过调试最终实现对温度的可测量、可数显、可调控的功能。
　　通过管材缩口热挤压增厚成形实验，探究出成形温度、摩擦润滑等对管材缩口增厚成形质量的实际影响。结果表明：当缩口成形温度达到150℃以上，润滑剂为二硫化钼时，缩口成形质量较好；当增厚成形温度为400℃时，最大增厚率值达到80%以上。为了更好的满足工程实际应用，在后续的研究中还需对成形装置和工艺方法进一步的优化和改进。

目录

第1章 绪论

1.1引言

1.2管材缩口增厚成形简介

1.3国内外研究现状

1.4选题目的及意义

1.5本文主要研究内容

第2章 管材缩口增厚成形理论分析

2.1管材缩口增厚成形原理

2.2缩口增厚变形程度分析

2.3缩口增厚成形影响因素

2.4本章小结

第3章 管材缩口热挤压增厚过程的数值模拟研究

3.1引言

3.2有限元分析方法

3.3有限元模型建立

3.4工艺参数对缩口增厚成形质量影响

3.5本章小结

第4章 管材缩口热挤压增厚成形装置的设计与制造

4.1成形模具的设计与制造

4.2加热装置设计

4.3成形装置简介

4.4本章小结

第5章 管材缩口热挤压增厚成形工艺研究

5.1实验准备

5.2成形方案与工艺分析

5.3实验结果分析

5.4微观组织分析

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

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