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随着航空航天工业的迅猛发展,构件轻量化、大型化、整体化的需求日益迫切。作为重要的结构材料,铝合金因其质轻等特点而被广泛用于航空领域。为了进一步减重,构件铝合金通常被设计筋板状结构,这类锻件在成形过程中容易出现充填不均匀、穿流、载荷过大等问题。由于尺寸通常较大且结构复杂,在热处理淬火过程中,锻件内部会产生很大的残余热应力,致使其在后续机加工时发生变形,降低了其尺寸稳定性。针对上述问题,本文以某大型多筋薄腹板的7050铝合金构件为对象,借助CAD三维造型软件设计其锻件和预终锻模具结构,通过CAE有限元软件对预、终锻成形过程进行数值仿真,预测成形过程中可能出现的问题,针对这些问题及时作出优化调整。同时,借助CAD/CAE软件研究锻件冷压消除残余应力的工艺,结合试验探索不同淬火介质(浓度)对锻件残余应力以及组织性能的影响。论文的主要工作及研究成果如下:(1)文章首先分析了零件的结构特征,基于三维造型软件设计了冷锻件图,针对锻件的结构特点设计了成形工艺路线,并初步建立起终锻成形有限元模型。根据有限元仿真结果分析了锻件成形充填性能、速度场以及成形载荷,针对成形载荷过大的问题提出了预锻坯结构的优化方案,通过CAE分析最终确定了镂空式结构的预锻坯方案。然后,借助CAD/CAE软件建立其预锻成形有限元模型,并通过数值仿真分析设计了荒坯结构。(2)工艺参数是影响锻件成形质量(尤其是成形力)的关键因素,文章通过有限元技术研究了不同始锻温度、模具温度、压机速度以及润滑条件对锻件终锻成形载荷的影响规律。研究发现:适当的提高始锻温度、模具温度,改善润滑状况可以有效的降低终锻成形载荷,压机速度过低或过高都会使成形载荷增大。(3)文章选取锻件中的十字型截面,通过弹塑性有限元技术研究过渡圆角、筋顶处不同冷变形量对锻件内部残余应力的影响规律。对比分析发现,圆角过渡区4%的冷变形量可以有效的消除锻件内部的残余应力。(4)研究了空气、水、盐水以及不同浓度的PAG聚合物对7050铝合金试样残余应力的影响。不同介质淬火后试样合金中的第二相粒子体积分数以及形貌分布有显著差异,经T74时效处理后试样的力学性能也不同。试样淬火后的残余应力、微观组织形貌以及力学性能与介质的冷却特性密切相关。