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《铝加工》2022年第6期总第269期工艺技术

基于DEFORM的某飞机轮毂预锻件优化

白倩倩，王姝俨，吴道祥，刘强，许开春

（西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）

摘要：对某飞机轮毂的锻件进行了分析，并根据终锻件设计了三种阶段的预锻件。基于DEFORM有限元数值模拟分别对这

三种阶段的预锻件的终锻成形过程进行仿真模拟，选出了最佳预锻件设计方案，消除成形过程中锻件工字形结构处可能出

现的充填不满等缺陷。同时对这三种类型预锻件的终锻成形过程的等效应力及应变分布进行了分析。结果发现，采用第三

阶段预锻件的终锻成形效果最好，不存在任何缺陷，锻件几乎同时充满，且等效应力与应变分布均匀。

关键词：飞机轮毂；预锻件优化；充填不满；等效应力；等效应变

中图分类号：TG319，TP391.9文献标识码：A文章编号：1005-4898（2022）06-0035-05

doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.06.08

0前言限元模拟试错，根据数值模拟结果优化预锻件设

计，从而获得相对最优的预锻件形状，避免在后续

飞机轮毂是飞机起落架的重要组成部件，作为

试制过程中出现折叠、充填不满等缺陷。

飞机与地面接触的受力部件，除了要承受飞机的重

量和飞机起飞及着陆时的冲击载荷外，还承受地面1锻件结构分析

滑行及地面操纵时的各种载荷和轮胎的充气压力作

图1所示为某飞机轮毂的锻件。该锻件最大外

用。因此飞机轮毂既要保证具有优良的综合力学

[1-3]形尺寸为620mm×620mm×136mm，筒形最大深

性能，又要选用轻质材料以降低飞机整体的重量。

度为108mm，筒壁最小处仅为21mm，锻件重量

由于具有质量轻、强度高等诸多优点，2014铝合38kg，体积0.013m。此外，该锻件在筒形底部同

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金已被广泛应用于航空航天制造领域，是非常适合时存在9个均匀分布的椭圆形凹坑，每个凹坑最小

用于生产飞机轮毂的材料。但由于该轮毂产品形

[3-5]厚度仅为9mm，属于较为复杂的大型铝合金锻

状复杂，在成形过程中，难免会造成各种成形缺件。图2为该产品锻件与零件对比情况，锻件上表

陷，如充填不满、折叠等质量问题。这类缺陷的出面为其分模面。该右侧轮毂锻件属于半精密成形锻

现会大大降低锻件的力学性能，对后续锻件的使用件，其非机加面较多，其余面均为少机加面。由于

造成非常大的质量及安全隐患。因此，对该产品

[6-7]零件侧壁与底面角度为5°，因此锻件的拔模角也

的预锻件及坯料的设计提出了更高的要求。此外，选择5°，整个锻件脱模方式采用顶杆顶出脱模。

由于设备吨位的限制和从节约能源成本的角度考综上所述，该锻件成形主要难点如下：（1）筒

虑，成形载荷需要控制在合理范围内。壁较薄，成形过程中材料的流动顺序和坯料的分料

本文基于DEFORM数值模拟对某飞机轮毂的配比较难设计；（2）底部9个