15、金属成型工艺中的参数影响与实验研究

金属成型工艺中的参数影响与实验研究

1. 引言

在当今竞争激烈的工业环境中，近净成形零件的生产需求极高。尤其是在航空航天和国防等行业，零件需要高精度的尺寸公差和良好的表面光洁度。流动成型工艺作为一种无屑加工方法，具有显著优势，它能以较低成本和较少的材料消耗生产出所需零件。该工艺可分为正向和反向流动成型两种策略，本文主要探讨反向流动成型工艺中操作参数对AA6061材料成型力的影响。

2. 反向流动成型工艺概述

反向流动成型中，预成型件固定在主轴箱上并由夹具支撑，滚轮将材料向其行进的反方向流动并向固定端推进。这种策略的优点是滚轮无需遍历工件的整个长度。在成型过程中，材料会沿轴向和周向流动，涉及的力主要有轴向力、周向力和径向力。

3. 实验设计与参数选择

为了研究操作参数对成型力的影响，采用了实验设计（DOE）方法。选择了三个参数进行分析：
| 参数 | 水平1 | 水平2 | 水平3 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 速度（rpm） | 150 | 250 | 420 |
| % 减薄率 | 20 | 35 | 50 |
| 进给（mm/rev） | 0.07 | 0.1 | 0.13 |

每个参数取三个水平，采用全因子设计，共进行27次实验。实验在HMT - QETCOS发动机车床使用单滚轮进行，材料选用AA6061，因其具有优异的耐腐蚀性、适中的强度和高平面应变断裂韧性，且易于获取。

实验过程中，使用车床刀具测力计测量力，测力计的刀柄夹在刀架上，滚轮通过圆锥滚子轴承和刀架与测力计相连。力的测量精度为1kg，扫描