深锥形壳体温挤压成形工艺与模具.pdf

第2卷第5期精密成形工程2010年9月JOURNALOFNETSHAPEFORMINGENGINEERING57深锥形壳体温挤压成形工艺与模具王长林1,陈俊之1,赵志翔2,万宝文1,刘汉雄1(1.西安东方集团有限公司,西安710043;2.中国兵器工业第五九研究所,重庆400039)摘要:针对某铝合金深锥形壳体的温挤压成形过程,用有限元数值模拟软件进行了模拟,分析了成形工艺及模具设计。提出了消除产品壁厚差较大、孔口高低不平现象的措施。关键词:铝合金;深锥形壳体;温挤压成形;有限元;工艺参数;数值模拟;模具设计中图分类号:TG376文献标识码:A文章编号:16746457(2010)05005704WarmExtrusionTechnologyandDieofDeepTaperedShellWANGChanglin1,CHENJunzhi1,ZHAOZhixiang2,WANBaowen1,LIUHanxiong1(1.Technologysection,Xi'anDongfangGroupCo.Ltd.,Xi'an710043,China;2.No.59InstituteofChinaOrdnanceIndustry,Chongqing400039,China)Abstract:Warmextrusionwassimulatedbyfiniteelementsoftwareforanaluminiumalloydeeptaperedshell.Theformingtechnologyanddiedesignwereanalysed.Measureswereputforwardtotheproblemsoflargerwallthicknessdifferenceandraggedorifice.Keywords:aluminiumalloy;deeptaperedshell;warmextrusion;finiteelement;technologyparameter;numericalsimulation;diedesign某产品中的深锥形壳体如图1所示,材料为高强度铝合金2A12,主要成分(质量分数)为:铜3.9%~4.8%,镁1.2%~1.6%,锰0.3%~0.9%,其余为铝。这种材料可以进行热处理强化,有较高的强度和耐热性,塑性较差。该类深锥形零件应用较多,以前均采用棒料机械加工,费工费料,生产效率低。采用温挤压方法生产,既易于成形,获得较好的强度,又能节省材料,提高生产效率。1成形过程数值模拟图1深锥形壳体产品温挤压成形模型如图2所示,温挤压毛坯如图3Fig.1Deeptaperedshell所示,成形温度为350~380,模具温度为150,收稿日期:20100805作者简介:王长林(1955-),男,山东荣城人,高级工程师,主要从事金属塑性成形工艺及模具的研究。58精密成形工程2010年9月图2温挤压成形模型Fig.2Modelofwarmextrusion图4金属流动过程模拟Fig.4Metalflowsimulation图3挤压毛坯Fig.3Extrusionblank有效模拟步数为169,模拟步长为0.5mm,网格数为20000。采用毛坯直径与零件筒部外径相同,毛坯尺寸为52mm45mm,体积为95518.8mm3。金属流动过程如图4所示。成形过程中的等效应力和等效应变分别如图5和图6所示。成形过程中的载荷变化如图7所示,最大载荷约1530kN。2A12高温流变应力参考文献[2]试验结果,如图8所示。通过用Deform软件对该挤压件的成形过程模拟,可以知道该挤压件能够挤压成形,不出现开裂、图5成形过程中的等效应力折叠等缺陷。该零件变形程度很大达到且,87%,Fig.5Effectivestressinformingprocess挤压过程中会产生大量的新生带表面和粘模现象,第2卷第5期王长林等:深锥形壳体温挤压成形工艺与模具59在挤压过程中凸模头部受力较大。2模具设计挤压过程中会产生粘模,挤压件和凸模之间接触传热,挤压件降温收缩,冷凸模升温膨胀,如挤压结束的瞬间不能立即脱模,凸模和挤压件之间的过盈量增大,挤压件抱死凸模。为使脱模容易,所设计的模具如图9所示。图6成形过程中的等效应变Fig.6Effectivestraininformingprocess图9温挤压模具结构Fig.9Diestructureofwarmextrusion设计了一种机械手自动上料自动脱模装置。该装置迫使零件在挤压结束瞬间脱开凸模,凸模和零件的接触时间较短,避免了凸模热疲劳失效,提高使用寿命,能随着凸模上下移动,解决了脱模和限位