试析钛合金零件成形工艺与模具设计

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:opengl100
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]通过对钛合金零件结构和成型工艺特点分析,对成形工艺进行试验,测试成形工艺和成形效果的关系,实现钛合金零件在热压成型机上实现热压成形。合理的解决钛合金零件成形的问题,使其达到装配和表面的质量要求,使用CATIA软件操作实现了拉弯模的三维立体过程模拟,全面展现了CATIA软件在模具设计中的优越性能。
  [关键词]钛合金零件;成形工艺;CATIA软件;模具设计
  中图分类号:TG306 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0159-01
  钛合金低密度,高比强度、高耐热性、高抗腐蚀性、耐性、塑性、可焊性均较好的一种合金物质,目前在航空航天、汽车制造、医学医药、体育和电解工业等很多领域广泛使用。可钛合金导热性差、硬度偏高、弹性模具偏低等特质也让它相对的较难加工。本文针对钛合金零件的优点、成形工艺与模具设计进行分析,希望能对大家有所帮助。
  1.钛合金材料的优点
  1.1钛合金材料强度较高而密度小,重量很轻,在一些大型结构件中广泛应用,因为它能实现实际功能的完成,还能为大型构件减轻重量。
  1.2热强性很高,即使在400~500℃温度中钛合金材料也能保证高强度作业不受影响,工作结构稳定,铝合金材料只能在200℃以下正常工作。
  1.3节约成本。应用在飞机上时,和钢材相比较,钛合金材料的高抗腐蚀性可以为飞机节约日常运行和保养的成本。
  2.钛合金材料及加工特性
  2.1导热系数偏低。钛合金材料导热系数偏低,在切削工序时散热、冷却效果不太理想,会对刀具寿命产生影响。
  2.2整体弹性模量偏低。零件加工后容易产生表面回弹偏大现象,加工后表面容易和刀具后刀面大面积接触,损坏零件尺寸精准度也对刀具造成损坏。
  2.3硬度值问题。一部分硬度值偏低的钛合金加工时会产生粘性,产生的切屑残留在刀具附近会产生积屑瘤,对整体加工效果产生影响;一部分硬度值高的钛合金加工时会损坏刀具,使刀具产生崩刃。
  3.钛合金零件结构和成形工艺解析
  3.1.钛合金零件是广泛应用在飞机上的一种零件,这个零件材质不易成形,之前我们也很少接触过这类材料的成形工艺操作,根据之前类似零件的制作过程,使用了新的成形工艺,对这种工艺进行了研究和测试。随着计算机技术的发展,计算机已经应用到各个行业中,CATIA软件适用于模具设计和制造环节,利用3D数据模型技术对模具进行设计,制造模具,能减少研发生产周期。
  3.2.图1是某个飞机上的一个零件,它的尺寸是50毫米*940毫米,形状比较像Z的一个弯曲件,所用材料是钛合金,厚度是1.0毫米,对精度要求不高。钛合金抗腐蚀性强,能在大气中为钛表面形成一层氧气保护膜,抵抗多种介质的侵蚀。中温效果好,温度能比铝合金高出几百度以上,即使在中等的温度里也能保证强度,在450-500℃温度中也能持续工作,抗拉强度大于等于600MPA,伸长率大于等于20%。参考零件结构特点,在生产制造过程中会出现下面这些技术困难点:
  3.2.1放料生产过程中对剪床上的刀具容易产生磨损。
  3.2.2成形生产过程中,因为零件硬度偏高,导致成形的时候没办法进行贴膜操作。
  3.2.3.成形后,板料会出现应力分布不均匀的情况,导致板料弹性降低,即使成形后零件也非常容易出现回弹的现象。
  3.2.4 钛合金的变形和普通合金的变形相比大不一样,当今对钛合金成形工艺的研究不是很多,相关的技术书籍,工艺手册基本上没有关于钛合金成形的工艺参数介绍。
  3.2..5根据传统方法加工零件,模具成形之后的结构跟制作误差对钛合金成形会产生非常大的影响。
  4.零件成形工艺技术方案和模具设计
  结合上述解析,制定了滚弯、拉弯和热压成形的工艺流程,进行了试验测试,最后制定了这一类零件的成形工艺。解析之后,这个零件的成形工艺使用热压就可以制造生产出这个零件。然后进行手动打模具和外型校正,接著直接裁剪零件外形就可以了。
  4.1滚弯、拉弯和热压成形的工艺流程。针对传统的铝合金还有不锈钢零件,应使用滚弯成形法、拉弯成形法和手工成形法,都有非常好的效果。如果材料是铝合金的零件,不能使用上述三种工艺方法进行成形操作,不然就会生产出不合格的零件。
  铝合金滚弯成形工序:放料---零件滚弯成形--零件手工校形--零件修剪
  铝合金拉弯成形工序:放料---零件拉弯成形--零件手工校形---零件修剪
  因为材料的硬度偏高,放料和零件成形修剪都对手工成形提高了难度,很难用手工操作修剪到可以进行贴膜的程度。
  4.2热压成形方案。为解决在生产操作中钛合金成形的问题,应使用热压成形方案。钛合金零件通过热压机在热压过程使模具成形,它的工艺工序是:放料---零件热压成形--零件修剪。热压成形膜的设计,要严格按照热压机床的使用要求,设计出热压成形膜的上下模,应和图2图3一致。这个模具的型和面要按照数模的标准进行制造,热压成形模装配结构图请和图4一致。
  5.钛合金零件成形设备和模具设计要求
  热压成形模必须在热压机进行作业,在热压工序时,把模具在机床上吊好,等机床预热之后,在模具之中放入材料,将上模和下模进行闭合操作,等待钛合金零件成形即可。
  热压成形模工艺流程的设计要求
  5..1集合钛合金零件的形状设计制作出一模一样的上下模体,保障上下模体的型面没有损伤,光滑过渡。
  5.2进行模具设计时,保障模具底面表面度小于等于1毫米,让成形之后的钛合金零件在热压工序之后可以轻松取出。
  5.3结合热压成形之时会对工装产生强大的高温压力,生产规模大小跟钛合金零件特性和材料不同,对于热压过程中上下模具的材料选择应使用中硅钼球墨铸铁。对于定位销和导销的使用材料也要选择不锈钢材质的。
  5.4保证热压成型模表面光滑性和流线性,防止粗糙的产生。
  结束语
  本文通过对钛合金材料的优点加工特性、钛合金零件成形工艺与模具设计设计分析,使用热压成形制造这个零件,通过试验可以证明,热压成形方法是一种使钛合金成形的很好方式,可使钛合金零件成形。在对模具进行设计之时,可以用CATIA软件进行建模设计,完成了对于模具参数化设计,保证了模具设计的科学直观性,完成了技术的补充,能十分有效的提高模具设计的质量和模具制造的效果。
  参考文献
  [1]顾俊海,刘蓓蓓,张骁.TC4钛合金对接板零件热成形工艺研究[J].机械制造与自动化,2016,(04):48-49+53.
  [2]李海峰.大尺寸钛合金蒙皮热成形工艺及模具设计[J].模具工业,2016,(04):36-40.
  [3]黎兰萍,葛芸.钛合金零件成形工艺及模具设计[J].科技信息,2012,(33):687.
  [4]李强.钛合金环壳零件冲压成形数值模拟研究[D].导师:唐乾刚.国防科学技术大学,2010.
其他文献
[摘 要]海藻纤维因其良好的吸湿性能主要用来制备医用敷料、纱布等,加快伤口愈合。因此,探索海藻纤维的最佳制备工艺并且赋予其良好的性能已经成为这一领域的重要研究方向。本论文的主要目的是采用湿法纺丝工艺制备海藻纤维,并通过不同浓度ZnO纳米粒子和5%海藻酸钠原液的共混赋予特殊性能。为此,我们研究了海藻酸钠纺丝原液的性能;探讨了纺丝工艺对纤维强度的影响,得到了制备海藻纤维的最佳工艺条件;测试了纤维的各种
期刊
[摘 要]为提高军品元器件质量水平,通过引入质量BOM,构建了元器件采购阶段质量控制、入所检验质量控制,装配调试质量控制、出所检验质量控制的四层次质量控制体系。通过将企业各部门动态质量信息迅速、准确地反映到质量BOM中,实现对元器件质量信息的全流程控制。  [關键词]全生命周期 元器件质量控制 质量BOM  中图分类号:F253 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-012
期刊
[摘 要]文中主要介绍了一种立式车铣复合加工中心加工完成大型零件后,經过实际试验和检验后,检测结果相对可信度较高的简易的平面度、平行度检测方法。  [关键词]试验;检测;方法  中图分类号:S225;TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0153-01  0引言  平面度是属于形位公差中的一种,指物体表面具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。平行度指两平面
期刊
[摘 要]恰如其分地运用采购原则,有利于采购过程的有效控制,进而降低采购成本。适宜的采购方式有利于军工院所提高其产品竞争力。  [关键词]采购 成本 原则 方式  中图分类号:F557 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0130-01  随着物流成为获取利润的“第三源泉”,物流的功能和作用也开始被军工企业所认识、重视。曾有管理学大师说过一句非常精辟的话:在企业内部只有成
期刊
[摘 要]随着温室效应的日益严重,人们逐渐重视对环境的保护,开始了一系列退耕还林、研究新型材料的促使,力图打造绿色生活,实现人与自然的和谐相处。在这样的背景下,毛竹产生经营对生态环境的重要作用就体现出来了,人们加紧对毛竹经营的研究,力图克服其给环境带来的消极作用,实现其对环境的保护作用。本文主要对毛竹的生产经营会对生态环境造成的影响进行研究,并对解决消极影响提出一些对策与建议,从而实现毛竹种植的价
期刊
[摘 要]长期以来,我国高度关注通用航空的发展,这不仅是为了我国经济的持续发展,重点还是通用航空能有效提高我国的综合国力,在国际上提高竞争的优势。然而,随着通用航空发展需求的逐渐提高,通用航空在发展的过程中,遇到的阻碍也愈演愈烈,对通用航空产业的长期发展造成严重的影响。基于此,本文就通用航空的发展现状进行了分析,并为通用航空产业的发展趋势,制定出具有科学性的发展对策。  [关键词]通用航空;发展现
期刊
[摘要]随着科学技术以及经济水平的发展,我国的航空事业也获得了很大的发展。飛行安全是航空事业的基础,一直以来广受人们的关注。在影响飞行安全的众多因素中,天气因素是最重要的,尤其是雷暴天气,对飞行安全有很大的影响。因此,对雷暴天气进行分析,探讨其对飞行的影响十分重要。本文基于现实,就雷暴天气分析及其对飞行的影响进行探讨,以期为飞机科学应对雷暴天气带来启示。  [关键词]雷暴天气;飞行安全;影响  中
期刊
[摘 要]自行火炮在行驶过程中最重要的一项指标被称为平顺性,是保证火炮能准确命中的重要因素,对自行火炮武器系统的可靠性有重要意义。除此之外还能建立驾驶员的劳动强度。本文通过对某型号自行火炮的研究,以及相关文献的查找。在研究过程中建立自行火炮动力学模型,并且进行了一系列的实验。使得仿真分析结果与参考数据高度吻合,验证了该模型的准确性,并且对某型号自行火炮进行了行驶平顺性仿真分析。相关的数据显示,某型
期刊
[摘 要]当前,在现代化技术的促进之下,测绘技术的发展日新月异,并发挥了重要的作用。对于地质勘探中的岩土工程勘察来说地质测绘工程是具有相当重要的,不可缺少的作用。地质测绘工程最重要的作用就是通过对地质的测绘可以对各种特性不同的地质进行更加深入更加安全的观测,进而可以通过对地质观测数据的利用来进行对工程地段的地质条件进行有效的勘测,以此得到的较为精确的数据来推算编制出该个工程项目对应的地质图。本篇文
期刊
[摘 要]机载维护系统主要用于收集成员系统的故障、状态、构型信息,并进行分析、处理,实现对成员系统构型信息管理、故障、状态监测和诊断,生成并存储构型报告、故障报告并提供构型报告、故障报告的下载。协助飞行/维护人员能够快速的获取飞机故障和状态信,为飞行/维护人员提供操作指南,减少维修时间,降低维修成本,减少故障发生率,提高飞机安全性。机载维护系统是现代民用飞机航电系统的重要组成部分,该文点详细介绍了
期刊