7005铝合金大型挤压模具设计及加工技术研究

摘要

本文的研究工作是工信部2013年工业转型升级强基工程重点项目《高速列车车底架用7000系高性能铝合金结构材料》项目的一部分目的是解决该项目的关键技术-大断面型材挤压模具设计与制造，为我国高铁列车车体提供高性能铝合金大尺寸型材。 本文针对大型挤压机配套7系合金挤压模具LC13-071设计和制造技术进行研究，利用现有大型挤压生产线和模具设计制造能力，采用CAD/CAM设计、三维建模、模拟分析、精密数控加工、真空热处理等技术，最终实现模具结构和性能的优化。通过本课题研究，获得了以下主要结论: 1、通过CAE技术开展挤压过程模拟试模，指导开展模具优化设计，对模具焊合室结构尺寸、导流孔数量、尺寸及角度和分布、工作带长度进行了优化设计，成功挤压出高铁车体的大尺寸枕梁型材; 2、通过CAD/CAM与常规加工方法配合加工，实现了模具结构尺寸参数的实体化及加工过程的紧密衔接;采用锻打退火，“空淬+二次回火”、去应力退火等工艺，有效保证了大型模具组织与性能的稳定性; 3、经两次修模即成功实现LC13-071型材的挤压生产，挤压出的7005合金LC13-071型材产品抗拉强度406Mpa，屈服强度360Mpa，伸长率17％;粗晶层厚度≤0.2mm，高倍晶粒度达到9级;疲劳中值强度达到159MPa;抗腐蚀性能等全面达到国家工信部2013年工业转型升级强基工程重点项目《高速列车车底架用7000系高性能铝合金结构材料》项目合同的技术指标。 4、本文研制LC13-071大型挤压模具，模具平均使用寿命达到20吨/模以上，其寿命和生产效率提高将近1倍，模具制造成本显著降低，具有显著地经济效益。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究意义

1．1．1课题背景

1．1．2研究目标和意义

1．2型材挤压模具

1．2．1挤压模具工作原理及条件

1．2．2挤压模具的性能要求

1．3大型挤压模具加工技术研究现状和发展趋势

1．3．1挤压模具材料选择

1．3．2挤压模具设计研究现状

1．3．3挤压模具加工技术

1．4挤压模具热处理工艺

1．4．1挤压工模具的热处理特点

1．4．2模具热处理工序

1．5本文主要研究内容

第2章LC13-071铝合金型材模具设计

2．1铝合金型材工艺分析

2．2模具种类选择

2．3挤压参数选择

2．4挤压模具设计

2．4．1分流孔设计

2．4．2分流桥设计

2．4．3模芯设计

2．4．4焊合室设计

2．4．5模孔尺寸设计

2．4．6模孔工作带设计

2．4．7模孔空刀结构设计

2．4．8 LC13-071型材模具设计图

2．5小结

第3章挤压过程数值模拟及模具优化设计

3．1挤压过程数值模拟

3．1．1 HyPerXtrUde软件

3．1．2模拟过程

3．2建立有限元模型及参数设置

3．2．1几何模型的建立

3．2．2建立数值模拟模型

3．3数值模拟结果分析

3．3．1模拟结果分析

3．3．2模具优化设计

3．4模具强度校核

3．5小结

第4章模具热处理及加工制造工艺

4．1模具材料选择

4．2模具热处理工艺研究

4．2．1淬火处理工艺

4．2．2回火处理工艺

4．3模具氮化处理工艺

4．4模具加工制造

4．4．1模具加工工艺路线

4．4．2模具加工过程

4．5模具使用寿命

4．5．1挤压模具使用寿命

4．5．2影响挤压模具使用寿命的主要因素

4．5．3提高工模具使用寿命的主要途径

4．6小结

第5章型材挤压生产应用

5．1挤压试验

5．2挤压型材检验结果

5．3小结

第6章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果