基于汽油燃烧的合金管材热态气胀成形工艺与装备设计研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 近年来，随着大气污染和能源短缺问题的日益突出，人们对节能、环保等方 面的要求越来越高，因此，轻量化研究已经成为汽车和航空航天领域的重要研究 方向之一。热态气胀成形零件因其空心替代实心、变截面取代等截面、封闭截面 取代焊接截面的结构特点，可大幅减轻产品重量并提高零件的刚度和疲劳强度， 达到节约燃料、降低废气排放和提高整体安全性能的目的，在轻量化设计方面被 广泛的应用。 针对现有的热态气胀成形技术所需的成形压力大，成形设备结构复杂，投入 成本太高等问题，本文提出了一种新的管材热态气胀成形方法，并进行了相关的 装备设计和工艺试验研究，主要包括以下研究内容： ① 设计了一种利用汽油燃烧产生高温高压使热态合金管材气胀成形的新型成 形方法，该成形方法既可弥补管材转运过程的温降，提高管材的实际成形温度， 还可降低成形所需的压力载荷，成形过程无需超高压力源装置，结构简单，投入 较低。 ② 针对本文提出的合金管材热态气胀成形新方法，设计了一套管材热态气胀 成形试验装备，在结构上主要包括成形模具、轴向密封补料装置、供气系统、供 油系统和脉冲点火系统，并对成形装备的主要零部件进行了结构设计和标准件选 型。 ③ 在主要零部件的结构设计中，重点对密封冲头的结构进行了优化设计。本 文设计了一种带弹性结构的新型密封冲头，该密封冲头结合了锥台式密封和环形 尖刃式密封的优点，并在此基础上设计了一个弹性补料机构，保证管材静态密封 效果的同时，也提高了管材在成形过程中的动态密封质量。 ④ 对所设计的成形装备进行了加工、装配与调试，调试后的管材热态气胀成 形装备能够满足预期的设计要求实现合模、密封、喷油、供气、点火等一系列动 作。 ⑤ 对调试后的成形装备进行了工艺试验验证，在实验室现有的0.7MPa 空气压 力条件下，利用设计的成形方法及装备获得了胀形零件，最大截面直径为48.62mm ， 胀形率为1.29%，验证了利用该成形新方法和成形装备进行管材热态气胀成形的可 行性。 关键词：薄壁管材；汽油燃烧；气胀成形；装备设计；工艺试验 I 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ABSTRACT In recent years, with the increasingly prominent problems of air pollution and energy shortage, people are demanding more and more about energy conservation and environmental protection. Thus, the lightweight has become one of the important research directions in the fields of automobile and aerospace. The high pressure hot gas forming parts usually have hollow structure, variable cross section and closed section instead of solid structure, equal section and welding section respectively. It can not only greatly reduce the weight, but also increase the stiffness and fatigue strength of the parts. It is widely used in lightweight design to save fuels, reduce exhaust emission