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强力旋压作为一种特殊的加工技术,因具备变形条件好、制品性能高、材料利用率高、制品范围广等优点而被广泛应用于航空航天、国防军工以及家用器具等领域。壁厚渐变锥形回转件作为航空发动机钣金机匣零件的一种,其材料为高温合金,具有壁薄、形状复杂、材料难成形等特点。综合考虑生产效率、制造成本、加工条件等因素,采用强力旋压技术对壁厚渐变锥形回转件进行加工是最佳选择。在国家大力支持航空发动机产业发展的背景下,行业对发动机钣金机匣零件的质量提出了更高要求。为有效控制壁厚渐变锥形旋压件的变形,实现该类钣金机匣零件的精确成形,有必要开展成形机理、工艺参数对成形质量的影响及其优化等方面的研究。论文通过拉伸试验,获得了常温下GH3030高温合金的载荷-位移曲线,并通过公式推导、数据剔除和曲线拟合等手段,确立了该材料在常温下的真应力-真应变曲线方程;在此基础上,对GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形过程进行了仿真模拟,分析了成形过程中工件的等效应力、等效塑性应变和等效弹性应变的分布特征以及材料的塑性流动特征,探明了工件的成形机理;为了定量研究工艺参数对成形质量的影响,分别建立了工件凸缘平直度、锥筒外表面圆度和工件整体壁厚偏差的评价指标,并采用单因素分析法,研究了芯模转速、旋轮进给量、旋轮安装角和旋轮圆角半径等关键工艺参数分别对这些指标的影响,探明了相应的影响规律;基于均匀设计法和仿真模拟,以工件凸缘平直度、锥筒外表面圆度和工件整体壁厚偏差的评价指标为目标,研究了工艺参数的影响程度,并得到了最优的工艺参数组合;最后,借助三坐标测量仪对旋压实验件进行了坐标采集,得到了实验件凸缘平直度、锥筒外表面圆度的评价指标值,通过对比分析,得到了实验结果与仿真结果相符的结论,验证了仿真分析的可靠性。研究结果为实现航空发动机钣金机匣精确成形提供了理论依据。
