多层薄壁筒形件热挤压成型工艺及模拟研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 随着能源和环境问题的日益突出以及人们对轿车的安全性、可靠性、舒适性等 要求的提高，各大汽车制造商努力从改善汽车的结构设计和寻找新型替代材料两个 方面减轻汽车的重量；不断改进和采用新的零件制造工艺提高产品质量。由于铝合 金具有一系列优良性能，如密度小、比强度和比刚度高、抗冲击性良好、耐腐蚀、 耐磨及高的再生性等，被认为是实现轿车轻量化的首选材料。近年来，铝合金零部 件在轿车中所占的比重不断增加，具有很大的开发潜力。 本文首先综述了高强度铝合金塑性成型工艺的国内外发展动态以及存在的问 题，围绕高强度铝合金多层薄壁筒形零件的精密塑性成型新工艺的研究，采用塑性 成型理论、有限元模拟和工艺试验相结合的方法，做了一系列的工作，成功地开发 了安全气囊关键零件的流动控制成型工艺和涡旋盘背压流动控制成型工艺。 分析了轿车安全气囊气体发生器关键零件的结构特点和形状特征，提出了以闭 式热挤压为变形特点的流动控制成型方案；对超硬铝合金压盖锻件流动控制成型过 程进行了粘塑性与热力耦合的有限元模拟，研究了成型过程中的应力场、应变场、 速度场的分布及成型力-变形行程曲线等的变化规律；在理论研究的基础上，对压盖 和壳体进行了工艺试验，得到了优质精密锻件。 分析了涡旋盘锻件的结构特点和形状特征，提出了以闭式热挤压为变形特点的 背压流动控制成型方案，对涡旋盘锻件的成型过程进行了粘塑性与热耦合有限元模 拟，对成型过程中的温度场、速度场、损伤值场等的分布规律进行了研究，指出背 压流动控制成型有利于中高硅铝合金 2014 涡旋盘锻件成型。另外，铝合金材料锻 造前成块状的初晶硅零散分布在????Al 中，在锻造后呈细小颗粒状均匀分布。这充 分体现了通过精密模锻可显著提高锻件的综合机械性能。 气体发生器精密锻件经太原山西锦恒汽车部件有限公司的水爆试验，其技术指 标达到了美国的技术标准；该项成果已被温州市科技局列为产业化开发项目。这表 明，此项成果已达到了实用化水平，并将创造出显著的技术经济效益。对涡旋盘锻 件数值模拟的研究，必将为这一关键零件的精密模锻工艺开发提供理论依据。 关键词：流动控制成型 挤压 有限元方法 安全气囊 背压 涡旋盘 II II Abstract Along with the energy and the environment problems increasingly outstanding, and peoples increasing requests for safety, reliability and comfortable to car, every car manufactory makes effort to improve the car structure and looks for new lighter material to cut the cars weight, and continuously improve and adopt new advanced manufacturing technology to raise the quality of product. With a series of good performance, such as the small density, high strength ratio and rigidity ratio, good resistance to impact, corrosion and wear, high recycle etc., the al-alloy is thought to be the optimum material for lighter cars. In recent years, the ratio of the al-alloy parts in car is increasing constantly, and has a very big development potential to increase. In the paper, the development and existing problems in the plastic forming technology of high strength al-alloy at home and abroad were summarized firstly. Based on the research of the precision die forging on Al-alloy multi-layer columnar par