孙前江 王高潮 黄映霞

南昌航空大学，南昌，330063

0 引言

锻造成形是金属塑性成形工艺的重要组成部分。由于锻件的形状、尺寸稳定，具有良好的综合力学性能和机械性能，纤维组织合理，材料利用率高，因此锻造成形在机械、冶金、航空、航天、兵器及其他工业领域得到了广泛应用[1－2]。但是锻造成形属于三维非稳态塑性成形，在成形过程中既存在材料非线性，又存在几何非线性，同时还存在边界条件非线性，变形机制十分复杂[3－4]。文献[3-6]采用有限元方法对曲轴等复杂锻件的锻造过程进行了计算分析，并将计算结果应用于实际生产中，解决了锻造成形过程中出现的问题。由于座舱骨架零件尺寸较大，锻件的整体成形对模具结构及锻造设备都提出了较高的要求，因此目前国内外对飞机座舱骨架的整体成形的研究还未见诸报道。为了研究大型铝合金座舱骨架整体锻造成形的变形机制及特点，本文采用刚塑性有限元软件 DEFORM－3D[7－8]，对该锻件的整体成形进行三维有限元模拟[9]。另外，为验证有限元模拟结果的可靠性，结合实际生产对该锻件的锻造过程进行了研究。

1 成形方案设计

飞机座舱骨架零件结构如图1a所示，其材料为LD5铝合金。该零件整体尺寸较大，长度约为3m，宽度约为1m，并有3个不同高度的曲面弧框，因此整体成形相对比较困难。传统的工艺设计方案是将座舱骨架分成5个独立的零件，分别对其进行锻造、机械加工和热处理，最后对5个零件进行装配以达到设计要求。……