薄壁铝合金封头冲压成形的加工工艺研究论文

铝合金薄板缘条类钣金零件冲压工艺分析零件为一典型的旋转体引伸件。

材料为2024T3,厚度为1.0MM。

其中，整个型面有理论外形，最大法兰边直径是φ472MM，引伸直径是φ424.6MM,高度方向尺寸20.6（含料厚），高度公差为-0.2到+0.2。

本论文主要是对该零件冲压工艺进行分析，对于具有众多的引伸零件的航空产品今后的工业化生产，具有一定的借鉴和指导意义标签：零件；引伸；冲压1 零件总体工艺方案的确定1.1 确定零件的基本加工工序零件轮廓尺寸较大，材料相对较薄，高度方向尺寸精度要求高，材料塑性尚可。

根据该件的产量，结合以上特点，若实现零件的互换，必须通过下展开料、引伸、压模校形，手工校形等工序加工，方可达到要求。

还有，该零件是一种以引伸成形为主的冲压件。

1.2 引伸过程中基本的规律分析我们知道，引伸工艺出现质量问题的形式主要是起皱和拉裂。

为了更好地解决起这些问题，必须研究掌握引伸过程中材料各部分的应力与应变状态。

1.2.1 凸缘的平面部分这是引伸的主要变形区，材料在径向拉应力和切向压应力的共同作用下产生了切向压缩和径向伸长变形而逐渐被拉入凹模。

一般地，在材料产生切向压縮与径向伸长的同时，厚度有所增厚，越接近外缘，材料增厚越多。

当引伸变形程度较大，材料又比较薄时，则在材料的凸缘部分，特别是外缘部分，在切向压应力的作用下可能失稳而拱起，形成所谓的起皱。

1.2.2 凸缘的圆角部分这是位于凹模圆角部分的材料，切向受压应力而压缩，径向受压应力而伸长，厚度方向受到凹模圆角的压力和弯曲作用。

由于这里切向压应力值不大，而径向拉应力最大，而且凹模圆角越小，则弯曲程度越大，弯曲引起的拉应力越大，所以有可能出现破裂。

该部分也是变形区，但它是变形次于凸缘的平面部分的过渡区。

1.2.3 筒壁部分这是引伸过程中形成的侧壁部分，是已经结束了塑性变形阶段的已变形区。

这个部分受单向拉应力作用，变形是拉伸变形。

1.2.4 底部圆角部分这是与凸模圆角接触的部分，它从引伸开始一直承受径向拉应力和切向拉应力的作用，并且受到凸模圆角的压力和弯曲作用，因而这部分材料变薄最严重，尤其是与侧壁相切的部位，所以此处最容易出现拉裂，是引伸的“危险断面”。

铝合金冲压成形工艺研究近年来，随着制造业的飞速发展，铝合金成为了广泛应用的材料之一，其优良的耐腐蚀性、机械性能以及良好的导电性和导热性等特点受到了极大的重视。

铝合金冲压成形作为制造铝合金零部件的主要工艺之一，其制造工艺及技术发展变得越来越重要。

首先，铝合金冲压成形生产过程中，需要考虑很多因素，比如冲裁工艺、模具设计、材料性能等问题。

冲裁生产的质量和数量都是冲裁生产是否具备可行性的重要因素。

在冲压过程中，材料要承受很大的应变，因此材料的损伤程度也会影响零件的质量。

为了在冲压成形中保证零件质量，需要遵循标准的冲裁过程和模具设计原则。

其次，铝合金冲压成形工艺需要严格控制模具制造和加工工艺。

模具制造过程中如果出现问题，可能会导致生产困难和生产成本上升。

因为模具制造是成本的重要组成部分，而模具的生产精度、耐磨性以及寿命的好坏会直接影响到零件的质量，也会对生产力产生影响。

因此，为了获得好的模具，需要对制造和冷却工艺进行严格控制。

而在加工和组装过程中也都需要使用严格的工艺标准和设备工具，并且需要进行清洁、检查和保养。

最后，在铝合金冲压成形工艺中还需要对材料本身的特性进行深入研究。

铝及其合金的物理和力学性质随着变型的增加而发生相应的变化，而这些变化将直接影响到成形工艺中铝合金材料的应变、应力、发热和变形等方面。

因此，在冲压成形中，需要进行一系列预分析和实验研究，包括材料性能的表征、应变测试、成形过程的模拟和分析等等。

只有对铝合金成形过程中的各种因素全部考虑清楚，才能在生产中获得高效、低成本同时高质量的铝合金零件。

总之，铝合金冲压成形工艺在现代制造业中具有广泛的应用前景。

通过对冲压生产过程中的各种因素进行深度研究，结合制定严格的冲裁工艺和模具设计制造原则，以及材料性能的预判和实验研究，将能够大大提高铝合金零件的生产效率和生产质量。

第1期0引言板料成形存在起皱、开裂、回弹等缺陷,其中回弹是一个常见现象,是检验零件成形件是否合格的一个重要标准[1~2]。

当今社会倡导节能减排,对交通工具零件加工精度、轻量化要求提高,许多钢性材料零件被铝合金材料零件替代,但是铝合金弹性模量小于刚性材料且质量轻,导致回弹现象更为明显,研究如何有效控制铝合金板件回弹量对工业生产意义重大[3~4]。

通过研究,人们主要采用两种方法控制回弹:(1)控制工艺参数。

采用合理的工艺参数,能够使板料的塑性变形更为充分、弹性变形减少,从而抑制回弹。

2016年,王晓莉、张咏等人,通过有限元软件数值模拟与正交试验结合,调整各工艺参数,建立冲压成型件B P 神经网络预测模型,对不同工艺参数组合下的回弹量进行预测,预测精度达到91.32%,为数值模拟回弹预测与控制提供有效方法与途径[5];2019年,宋晨俊克服BP 神经网络容易陷入局部最优解的不足,采用BP 神经网络与遗传算法相结合的方法搜索全局最优解及对应最优工艺参数组合,将采用工艺参数控制的回弹效果显著提高[6]。

但是,该方法仅从调节工艺参数抑制回弹,优化程度较低。

(2)控制模具几何形状,借助有限元分析软件,通过软件建立模具型面进行数值模拟进行回弹研究,与线下生产实际模具生产冲压件相比,可节省大量时间和费用。

利用产生回弹的规律,采用迭代算法对模具几何型面不断进行修正,使得冲压成形后的零件尽可能与接近理想形状,直到回弹量满足要求[7]。

这种方法理论上能够消除回弹现象,但是遇到大型件时,迭代次数过多,补偿次数多,生产效率低下。

两种控制回弹方法各有优缺点,结合两种方法铝合金冲压件进行回弹控制研究,以D ynaf or m 有限元软件作为平台,拉伸试验计算所获6061铝合金材料数据为基础,对不同成形工艺下的S 形件进行数值模拟与分析,通过正交试验、BP 神经网络结合遗传算法求解出全局最优的工艺参数组合,从成形工艺方面将回弹量控制至最小,以此为前提,以控制系统传递函数、傅里叶变换为基础,对初始模具型面进行补偿修正,通过傅里叶逆变换才CA TI A 软铝合金薄板冲压成形工艺优化及偏差补偿研究黄辉琼,项辉宇,冷崇杰,姜文正(北京工商大学人工智能学院,北京100048)摘要:针对铝合金冲压成形回弹严重的现象,利用D ynaf or m 软件对铝合金S 形件拉延成形和回弹进行数值模拟和回弹控制研究。

铝合金大型薄壁异型曲面封头旋压成形有限元模拟研究
今天，铝合金大型薄壁异型曲面封头旋压成形技术已经广泛被采用用于不同类型的机械结构件和零部件的制造。

为了更好地理解旋压成形过程中的物理过程，评估成形工艺对薄壁异型曲面封头成形质量的影响，并为后续的成形过程调整提供参考依据，本研究采用有限元技术对旋压成形过程进行了数值模拟，并应用该技术进行实验验证。

旋压成形是将外圆形或偏心圆形的模具压入母材，以形成特定外形的一种常用成形工艺。

它通常用于成形小型、复杂的机械结构件及零部件，其特点在于高度的精度和全部成型工序的集成过程。

其工艺分为几个步骤，包括母材固定、定位，模具加载，模具压进，模具抽出等。

为了评估旋压成形过程中的物理过程，本研究采用了有限元技术来进行数值模拟，以准确分析这种特殊成形过程中温度场、应变场、应力场及变形情况。

从而可以准确估算出母材、模具及成形过程中的变形，从而有助于更精确、更细致地研究铝合金大型薄壁异型曲面封头的旋压成形工艺。

有限元技术在本研究中对铝合金大型薄壁异型曲面封头的旋压
成形过程进行了系统的计算机模拟，能够清楚地反映出加工温度、应力和变形特征，更好地理解这种特殊成形过程中的物理过程，从而有助于优化成形工艺，并提高成形质量。

为了验证有限元模拟结果的准确性，本研究对模具及母材的受力情况经行了实验测试，结果表明，实验结果与有限元模拟结果具有良
好的一致性，从而验证了有限元模拟的有效性。

综上所述，本研究利用有限元技术对铝合金大型薄壁异型曲面封头的旋压成形过程进行了系统地模拟，可以准确分析这种特殊成形过程中温度场、应变场、应力场及变形情况，并证实了有限元模拟的准确性，为评估成形工艺的有效性及调整给出了参考依据。

冲压工艺研究论文冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。

在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。

以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。

进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。

现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。

生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。

实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。

冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。

结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式—计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。

把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。

冲压加工与其他加工方法相比，在技术和经济方面有如下特点：1)冲压件的尺寸精度由模具来保证，所以制品质量稳定，互换性好，在一般情况下可以直接满足装配和使用要求。

铝合金顶盖充液成形工艺研究王平; 崔礼春; 马国礼; 佘威【期刊名称】《《世界制造技术与装备市场》》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】3页(P62-64)【作者】王平; 崔礼春; 马国礼; 佘威【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司【正文语种】中文本文通过铝合金汽车顶盖充液成形过程的试验研究，分析了充液成形过程中关键工艺参数对顶盖成形性的影响，模拟成形过程中缺陷的发生位置，并对模拟结果进行了验证分析。

随着社会的不断发展和科技的持续进步，人们越来越重视资源的有限性和日益扩大的环境污染给人类的健康带来的严重危害，可持续发展战略和科学发展观日益成为人们普遍关注的焦点[1]。

充液成形是一种先进的柔性成形技术[2-3]，与传统工艺方法相比具有诸多优点，它既节约了能源，降低了成本，又适应了当今产品的小批量、多品种的柔性发展方向。

一、充液成形原理充液成形技术主要分为主动式和被动式两种，其原理如图所示。

被动式充液成形：流体作为辅助手段，先在凹模内充满液体，放上拉深坯料，施加一定的压边力，凸模下行进行拉深，同时启动液压系统使液体保持一定的压力，直到拉深结束，然后抬起凸模、压边圈，取出成形零件。

主动式充液成形：流体作为主动加压方式，夹持装置与板材之间一般有密封装置，以防止液体的外泄。

板材充液拉深成形技术由于流体压力介质辅助成形，可增加变形坯料与拉深凸模之间的有益摩擦，克服拉深凸模圆角部位坯料的破裂，提高零件的成形性及成形极限，具有节省工序、简化模具结构、降低成本、提高尺寸精度等优点。

相对于主动式充液成形技术，被动式充液成形技术发展和应用更为迅速，也是本文采用的主要形式[4-5]。

图1 板材充液成形原理二、充液成形工艺方案设计顶盖充液成形有两种方式可选。

若在装配完成状态下观察顶盖，发现顶盖形状与草帽类似，均由顶部和边缘组成，且除直壁段外，其余部分均为上凸形状，故取某一截面进行说明，如图2所示。

图2 选取截面示意图充液成形模具型面（即板料成形时形状）可分为两种情况，其一顶盖方位与装车方位相同，即顶盖顶部在顶盖边缘的上方，记为A型模面，如图3所示；其二则相反，顶盖顶部位于顶盖边缘下方，记为V型模面，如图4所示。

铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制探讨摘要：中国特色社会主义现代化建设所取得的一系列丰富成果，为装备制造业的发展进步提供了有力支持。

铝合金薄壁零件是加工制造业中比较有代表性的零部件之一，它具有整体重量轻、机械强度高、造型美观等一系列优势，在汽车行业、航天航空行业当中发挥着不可替代的重要作用。

但是与此同时，人们也必须要清楚，铝合金薄壁零件的加工难度非常大、很容易发生变形，因此，对铝合金薄壁零件的加工工艺及变形控制进行研究具有一定的现实意义。

关键词：铝合金薄壁零件；加工工艺；变形控制；措施1薄壁铝合金加工变形概述1.1生产加工铝合金薄壁零件的性能和工艺较为特殊，自身有较强的可塑性与粘附性，在生产加工中很难分离切屑，很容易在刀刃上出现“刀瘤”，且实施切削工作的过程中可能会产生晶体颗粒，如出现位移会导致材料发生塑性变形的情况，严重影响到后续的工作。

铝合金薄壁零件的刚性较差，如果在生产加工中所用力度较大，则可能导致零件出现塑性变形，后续难以通过常规手段将其恢复，即便采用特殊手段将其恢复不仅费时费力，而且难以达到后续实际应用的参数要求。

1.2变形控制薄壁铝合金线膨胀系数在0.0000238左右；刚度在0.00001左右，为此加工会受到设备、环境、温度等方面的影响，如切削作业中产生过大的热量而引发变形；机床定位不精确导致偏移而引发变形；生产车间的环境较差也是引发变形的主要因素之一。

机械加工人员加工铝合金薄壁零件通常使用数控机床，一些厚度较薄的零件需要加大关注，对各项标准参数进行控制，为了能够进一步推进后续行业的持续健康发展，需要着重考虑到设备、环境、温度等与金属材料的差异化特点，保证参数精确度符合预期的生产要求，从而有效解决加工伴有的质量问题。

2铝合金薄壁零件的加工工艺随着科技发展，中国的零部件加工技术越来越成熟，对于薄壁零部件的加工能力也在不断提升，铝合金薄壁零件是其中比较有代表性的零部件之一。

铝合金材质决定了该零部件具有比重指数小、比强度指数大的特点，而薄壁结构则导致该零部件的刚性不佳、容易变形，这给铝合金薄壁零件加工带来了一定挑战。

薄壁铝合金封头冲压成形的加工工艺研究现我公司按客户要求来料制作铝合金封头EHA2000mm、数量2 个、材质5052、投料板厚5mm、成形后最小板厚4.3mm、直边高度25mm、外周长6315(-3~+6)mm、成形后消应力退火、制造标准GB/T25198-2010。

1 铝合金封头的加工方法冲压：适应大批量生产，需制作相应模具，但成形质量好，材料减薄少，实际成形形状和理论要求形状误差较少，尤其适用封头容器内部需安装其他部件的加工工艺。

2 铝合金封头的加工设备(1)加热设备：电炉，铝合金封头的加热多采用电炉，加热电炉要求保温性能良好，升温降温可控，炉膛内气氛呈弱氧化性，炉膛内各部位温度均匀，而且电炉应定期校核，保证炉膛内各部位实测温差在设计范围内，加热电炉应配置自动控温测温装置和温度记录仪。

(2) 压机：双向油压机，按客户要求铝合金封头EHA2000*5(4.3)=2 H=25 材质5052 由于封头直径大，壁薄，成形时极易产生鼓包和减薄，为保证封头形状和成形后封头最小板厚制作此封头是必须采用垫板，垫板厚度10mm。

3 加工工艺铝板整形、焊缝打磨、PT[6]+清洗、铝板热处理+垫板抛光、加垫板予冲+成形+清洗、热处理+坡口、研磨坡口+清洗+检验、入库。

根据制作工艺要求此规格铝合金封头要求圆片下料直径2380，通常下料的板材标准宽度只有1500，由于宽度不够，需要下2 块料，最后进行拼接(客户焊接)。

在板料焊接后，若铝合金圆片不平整就进行压制，压制时会出现很多不稳定因素，尤其在焊缝角变形位置容易产生材料失稳产生鼓包，所以铝合金圆片有焊接角变形需先把铝合金圆片修整水平。

为消除材料焊接表面缺陷和消除影响冲压制作的焊缝余高，焊缝需打磨处理并PT，先用粗砂轮打磨，尽快去除焊缝余高，再用80 目砂轮抛光为做PT 做准备，注意焊缝须双面打磨且不能低于母材，打磨、抛光完成后，在焊缝位置做PT，发现有不合格位置须进行修补，直至合格，修补位置也须重新打磨后抛光，若铝合金圆片上有划伤也须进行抛光处理。

铝合金薄壁零件加工技术研究发布时间：2021-11-10T08:34:25.835Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：宋凌峰[导读] 科学技术以及社会经济的发展推动了人们的生活水平提高，也致使人们在生活工作中对于一些机械设备的需求量越来越高，对这些设备的精密度要求也越来越高，这在一定程度上，为铝合金材质宝贝零件的制造提供了更大的发展空间，同时也对铝合金薄壁零件加工技术提出了更高的要求。

东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨 150060摘要：科学技术以及社会经济的发展推动了人们的生活水平提高，也致使人们在生活工作中对于一些机械设备的需求量越来越高，对这些设备的精密度要求也越来越高，这在一定程度上，为铝合金材质宝贝零件的制造提供了更大的发展空间，同时也对铝合金薄壁零件加工技术提出了更高的要求。

不同类型的铝合金薄壁零件具有不同功用，且结构需求也各不相同，为了生产出各种形状且适用于各种用途的铝合金薄壁零件，制造行业需要进一步提升自身的加工技术，相关的技术人员也需要要不断的提高技术操作能力，同时提升自身的专业能力。

本文对铝合金材质的薄壁零件加工进行了深入分析，以铝合金质地特征、零件硬度、膨胀系数以及零件薄壁四个方面为切入点，探究了铝合金材质的薄壁零件制作工艺水平，明确了铝合金薄壁零件加工的重点和难点，同时提出了优化铝合金薄壁零件加工工艺水平的相关策略。

旨在为相关制造行业的工作人员提供些许参考，同时为我国制造行业的质量和水平的提升尽一份绵薄之力。

关键词：铝合金薄壁零件；工艺技术；机械加工随着我国加工技术水平的不断提升，越来越多的薄壁零件应用到各类产品的设计和组装之中。

铝合金具有比重小、强度高等特点，在薄壁零件制作的过程中，是较为常用要的一种材料。

薄壁零件的薄壁结构会致使零件的刚性差，较容易发生变形，这不仅使得薄壁零件在生产的过程中难以掌控加工的精度，也使得其在组装过程中容易因为受力较大而产生形变，影响组装应用。