摘要
本文针对实际生产中遇到的问题，即把一些复杂类航空结构件由原来的锤上模锻生产改由液压机模锻生产，是否可获得相同或更优成形性能的模锻件。论文以某典型航空结构件TA15钛合金框锻件（该锻件由于不仅形状结构复杂，加上钛合金比较难变形，模锻成形时很容易出现缺肉、飞边不均、变形不均和晶粒粗大等问题）为研究对象，借用CATIA和Deform软件对该锻件相同成形工艺下锤上模锻和液压机模锻两种不同模锻设备成形性进行了深入的研究。论文的主要工作及研究成果如下： ① 论文首先基于框零件的结构特征以及钛合金锻件设计技术要求，设计了框零件的锻件和模具，并建立了框锻件热模锻有限元模型。针对原工艺初始坯料进行一次成形模拟分析，研究了锻件变形机理及填充性、飞边分布情况，提出了两种初始坯料优化方案，模拟结果表明，方案一得到的锻件填充性更好、飞边分布更加均匀，且材料利用率提高了17%。 ② 基于框锻件的成形工艺分析，采用优化后的初始坯料，对框锻件锤上模锻和200MN液压机模锻成形全工序进行了模拟分析，对比研究了两种成形设备下锻件的填充性、飞边分布、典型截面温度和等效应变变化规律及分布的差异性。研究发现：在相同火次和欠压量下，框锻件锤上模锻相比于液压机模锻得到的锻件填充性更好，飞边分布、锻件温度和等效应变分布更加均匀。 ③ 对比研究了框锻件锤上模锻和液压机模锻模具应力的分布特点和差异性。研究发现：在相同火次和欠压量下，液压机模锻与锤锻模具最大主应力均分布在型腔最深位置和变截面最大位置附近，但是，锤锻模具应力远大于液压机模锻模具应力，锤锻模具相较于液压机模具更容易失效。 ④ 采用三火次锤上模锻成形工艺对框锻件进行生产试制，结果表明：三火次锤锻成形锻件填充完好、飞边分布均匀，组织和性能满足使用要求。
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