不等壁厚钣金机匣旋压成形机理与回弹规律研究

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钣金机匣作为航空发动机的外部承载部件,目前主流的制造方式是热强旋成形。随着航空工业的发展对钣金机匣的可靠性、服役性能以及生产性能都有都有了很高的要求。不等壁厚的钣金机匣就是航空发动机众多钣金机匣零件中的一种,常采用钛镁合金或高温合金来制造。而高温合金具有难变形、回弹严重、成形质量差等特点。为实现不等壁厚钣金机匣精确成形,提高成形质量与服役性能,开展不等壁厚钣金机匣旋压成形机理与回弹规律研究是十分必要的。本文以高温合金GH4169为材料,渐变壁厚的钣金机匣作为不等壁厚钣金机匣的研究对象,采用高温强力旋压的工艺成形工艺对其成形机理以及回弹规律进行系统研究。取得的主要结果如下:(1)通过DEFORM软件建立了渐变壁厚锥形钣金机匣热强旋成形的有限元模型,分析了其成形过程中的等效应力特征、等效应变特征以及温度场特征。分析了个工艺参数对偏转角偏差以及壁厚偏差的影响。(2)通过设置单因素分析实验,依次探究理论偏转角、进给比与偏转角回弹的影响关系,并引入进给比影响系数将理论偏转角、进给比与偏转角回弹进行拟合,得出了偏转角回弹公式,基于偏转角回弹公式推出了偏转角回弹补偿公式。(3)通过设置正交实验,分析了各工艺参数对偏转角偏差的影响主次顺序,得出了最佳工艺参数组合,使得实际壁厚尽可能的与理论壁厚接近。在设置单因素分析实验探究理论壁厚与壁厚回弹的关系,得出了壁厚回弹公式,在基于壁厚回弹公式推出了壁厚回弹的补偿公式。(4)设计了单因素分析实验探究进给比与温度对成形件微观晶粒尺寸的影响。验证了偏转角回弹公式以及壁厚回弹公式的可靠性。本文研究提高了机匣的成形质量与服役寿命,为实现我国零件高性能低成本精确轧制成形、提升我国航空飞机空心回转基础件整体制造能力提供一定的理论与技术支持。
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