钣金机匣冷旋变形行为及控制机制研究

作     者：刘艳丽 

作者单位：宁波大学 

学位级别：硕士

导师姓名：束学道

授予年度：2022年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：钣金机匣 高温合金GH3030 冷强旋 回弹 成形力 

摘      要：航空发动机是一种高度复杂和精密的热力器械,钣金机匣作为航空发动机的主要构成零部件,其结构复杂、壁薄、材料难于成形,且成形后内部存在不同程度的残余应力,致使机匣产生较大的变形。通过系统地开展钣金机匣旋压成形关键技术研究,探索出一条有效的解决航空发动机机匣变形的途径,彻底解决机匣类零件旋压成形中的变形与精度难以控制等关键技术问题,建立机匣类零件旋压精密成形理论,保证机匣使用过程中尺寸稳定,满足航空发动机的高性能、安全性、可靠性及寿命要求是十分必要的。因此,本文开展钣金机匣冷旋变形的控制机制研究,具有重要的工程意义和应用价值。本文以高温合金GH3030为材料,使用***有限元软件,建立了钣金机匣锥形件冷强旋的仿真模型。对旋压成形过程中的等效应力分布规律、等效弹性应变规律、等效塑性应变规律进行了分析,探究其成形机理。使用单因素变量试验方法,分析了旋轮间隙率、旋轮进给比、芯模半锥角、旋轮个数和径厚比对钣金机匣冷强旋变形的影响,探明各工艺参数对旋压成形回弹特性及成形载荷的影响规律。采用正交试验的方法,利用有限元仿真的结果,得到各工艺参数对单旋轮、双旋轮工况下回弹角度影响的主次规律,并得到最优工艺参数组合。采用曲面响应中的Box-Behnken Design试验方法,得到单旋轮与双旋轮工况下旋压最大成形力与旋轮间隙率、旋轮进给比及芯模半锥角的量化回归模型。最后,开展了钣金机匣冷强旋的旋压实验,对比分析了有限元仿真模拟结果与旋压实验实测结果,验证了仿真分析的可靠性。本文研究结果为实现高温合金钣金机匣锥形件冷强旋的精确成形、提高产品质量与服役性能提供了理论指导和技术支持。