XG18－2梯形管的材质为5A05铝合金，它属于热处理不可强化的铝合金，疲劳强度和焊接性能良好，有较好的塑性、韧性、抗腐蚀性和加工性，应用于军工等领域。原有的5A05－O铝合金XG18－2梯形管采用一次拉伸成形，梯形管的下底面出现内凹间隙，不符合GB／T4436－1995标准的规定，不能满足用户需求。我们结合生产实践对该产品生产工艺进行改进试验，寻找满足标准要求的最佳生产工艺制度。

　　1 原生产工艺

　　原工艺采用一次拉伸成形，即Φ53mm×3.0mm的圆管轧制到Φ41mm×1.6mm的圆管后，经过一次拉伸成形。其详细工艺流程见表1。

表1　5A05-O合金XG18-2梯形管一次拉伸成形工艺

　　2 原工艺的结果及分析

　　采用原工艺成形后的梯形管下底面出现内凹间隙，不符合标准的要求（见图1和图2）。这是由于在拉伸过程中所进行的是空拉成形，管内壁没有受到芯头的支撑和约束作用，金属变形不均匀，因而造成了管内、外层变形状态有很大差异，导致管壁厚度不均匀变形。

图1 XG18－2梯形管要求的尺寸

图2 原工艺成形XG18－2梯形管的底面间隙示意图

　　3 改进的试验方案

　　XG18－2梯形管拉伸成形新工艺中，我们采用“—次过渡，二次成形”的方法，即轧制后的圆管先经过过渡模的过渡拉伸，使其尺寸接近制品的成形尺寸，再在成形模中进行带芯头拉伸成形。这样逐渐被拉伸为尺寸合乎要求的梯形管。此方法避免了一次成形拉伸过程中，金属在梯形管底面夹角处的堆积，从而有效地减少了成形制品底面间隙的问题。

表2 XG18－2梯形管“一次过渡、二次成形”拉伸工艺

　　4 模具设计^[1-2]

　　4.1 过渡模设计

　　一般情况下，按过渡梯形管与空心异形型材的周长、壁厚相等或近似的原则，确定过渡梯形管尺寸时，壁厚尺寸有时需根据过渡梯形管径厚比进行适当调整。

　　XG18－2梯形管实际上是带锐角的空心异型材，因此，过渡梯形管的周长应比成品周长增加3％～12％，使角部能良好地充满，这样，制品表面光洁度较高。

　　（1）计算成形制品的周长。根据公式，计算得出L＝119.32mm。

　　（2）确定出过渡梯形管下底面的长度。这里，取过渡梯形管的下底面长度略长于成品尺寸，保证在后面的带芯头拉伸过程中有一定的变形量。取B＝47.2mm。再根据过渡梯形管与空心异形材的周长、壁厚相等或近似的原则，确定出过渡梯形管其他尺寸。

　　（3）模子工作区定径带长度的确定。一般情况下，对于小规格薄壁异形管的拉伸模具，工作区定径带的长度范围在4mm～5mm之间，在此取上限，定为5mm。

　　（4）模具外形尺寸的确定。考虑80kPa拉伸机的结构，将模具的外形尺寸定为124mm×mm。

　　（5）模子工作区入口处过渡圆弧角度的确定。入口处是导入和减缩圆管外径，使其产生变形成为模具所要求的尺寸。圆弧过渡的角度小，变形缓慢且拉伸力小；角度大，变形过快且拉伸力大，都可引起金属变形不均匀。根据模具的工作区尺寸、定径带的长度和模具的长度，可以确定出圆滑过渡的角度。过渡模尺寸示于图3。

图3 XGl8－2梯形管过渡模尺寸图

　　4.2 成形模设计

　　对于成形模的设计，在原一次拉伸成形模的基础上对其进行改进，使其成为“一次过渡，二次成形”拉伸工艺的成形模。

　　在确定成形模尺寸时，仍采用圆滑过渡（用微弧面代替平直面），成形模也采用等周长或近似等周长的梯形管作为成形梯形管。

　　（1）成形模工作区各个尺寸的确定。由于在张力拉伸过程中，梯形管仍存在一定的变形量，因此，成形模工作区尺寸要比成形制品的尺寸略大一些。在允许的范围内，在成品的上下底面长度基础上各增加10％，确定出工作区的上下底面长度。同时，通过计算确定出工作区其他尺寸。

　　（2）成形模的定径带仍定为5 mm。

　　（3）圆滑过渡角度的确定。由于在过渡拉伸过程中圆管毛料已经被拉伸成梯形管。在成形拉伸过程中实际上是从梯形管→梯形管的拉伸过程。此时，上下底面圆滑过渡的角度都定为1°37′。

　　（4）模具外形尺寸仍确定为124mm×68mm。成形模尺寸示于图4。

图4 XG18－2梯形管成形模尺寸图

　　4.3 芯头设计

　　在确定芯头的尺寸时，应充分考虑到芯头与成形膜的配合，芯头与成形模定径区之间的间隙理论上应为成形梯形管的壁厚。但拉伸后的梯形管还要进行张力矫直，仍存在很小的变形。所以。为了保证在张力矫直之后制品的尺寸仍能合格，芯头与成形模定径区的间隙应在成形梯形管壁厚的基础上再加上制品尺寸的上偏差。通过计算，可以计算出芯头的上下底面尺寸及芯头的高度。对于芯头长度的确定，为了使芯头能够更好地与模具配合，确定芯头的长度为50mm，高度为24mm。芯头在工作的过程中，端部先进入过渡梯形管内，因此，为了防止端部对梯形管内壁的划伤，在端部设计时考虑了一定的角度（6°）。拉伸芯头尺寸示于图5。

图5 XG18－2梯形管拉伸芯头尺寸图

　　5结论

　　5A05－O铝合金XG18－2梯形管采用“一次过渡，二次成形”带芯头拉伸成形的工艺方法。经过过渡、带芯头拉伸成形两个阶段后，成品件底面间隙及内外表面精度均满足标准的要求。