【摘 要】
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武器装备轻量化是提高部队快速反应和战术机动性的有效途径。高强度铝合金由于比重小、比强度高等优点成为实现武器装备轻量化的首选金属材料。因此,高强度铝合金零件的成形
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武器装备轻量化是提高部队快速反应和战术机动性的有效途径。高强度铝合金由于比重小、比强度高等优点成为实现武器装备轻量化的首选金属材料。因此,高强度铝合金零件的成形工艺和加工技术具有重要的研究价值。本文首先概述了国内外高强度铝合金材料、精锻工艺和有限元模拟技术的研究现状,围绕着系列化自动步枪上的7A04高强度铝合金机匣体的精锻成形工艺展开研究,采用塑性成形理论、热力耦合有限元分析和工艺试验相结合的方法,成功研发出机匣体类锻件的多向精锻工艺。根据机匣体的结构特点,制定了多向精锻工艺路线;采用DEFORM-3D有限元分析软件对机匣体的多向精锻过程进行了一系列的热力耦合数值模拟,模拟结果表明:基于变形功转化为热能的原理,充分利用多向精锻高变形速率的优点,可以有效降低锻造过程中毛坯散失的热量,改善7A04铝合金的成形性能。根据热力耦合有限元分析、结合实际生产条件确定了多向精锻工艺参数的最佳配置:始锻温度430℃、凸模挤压速率30mm/s、模具温度250℃。基于等截面设计原则并考虑高强度铝合金变形不均匀性的特点,对毛坯的尺寸和形状进行了优化。设计了一种斜面和大圆角过渡的三台阶式预锻件;以材料流动行程最小为目标,建立优化函数G(Δ),以此给出了不同截面变形方式的判据,并求得最优解。在理论研究的基础上,进行了Ⅰ型和Ⅲ型两种机匣体多向精锻工艺试验,得到了尺寸精确、表面光洁、色泽光亮的优质锻件。工艺试验表明:采用多向精锻工艺成形机匣体类零件可显著提高材料利用率和生产效率;所研发的多向精锻工艺及优化方法对实际生产有着重要的指导与参考价值。
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