钛合金在航空领域有广泛的应用,某型机首次采用TC21钛合金锻件,在试生产中起初选择自由锻件工艺,批产后为更好的满足产品质量要求而选择模锻件。钛合金框加工过程中主要选择热锻工艺,为确定出合适的模锻工艺参数,减少浪费和节约成本,更好的满足锻件质量要求,本文进行了锻造过程模拟分析研究。通过有限元软件分析了TC21钛合金锻造过程,根据所得结果总结出模锻成形规律,该成型规律对TC21钛合金框模锻工艺设计提供依据,也为此方面的工艺研究提供参考,本文研究内容和所得结果如下:建立了锻造成形过程刚粘塑性模型,将锻造的塑性变形简化为刚粘塑性,分析塑性变形的相关理论规律。通过有限元软件模拟分析了TC21钛合金等温镦粗过程在不同应变和温度下,对应力应变及金属流动的影响,确定出各种工艺参数条件下温度和等效应变场的分布情况,进行对比而确定出合适的工艺参数。分析零件图和相关技术文件要求,并根据钛合金框模锻件特征,使用CATIA软件设计出锻件荒坯、模具。对准β锻造成形特点进行具体分析,然后结合模拟分析结果而设定合适的变形速度、模具材料、润滑形式等参数,为这种锻件的工艺设计提供参考。基于DEFORM-3D软件对这种钛合金框准β锻造过程进行模拟分析,讨论了锻造参数对锻件成形质量的影响,对比确定出最佳参数。结果表明,4万吨模锻液压机进行锻造,终锻采用准β锻造,锻造温度990℃,变形速度5mm/s,模具温度300℃,通过水基石墨和涂Ti-7润滑剂进行润滑条件下锻造可取得很好的效果,锻件的质量好,变形组织均匀,可为飞机研制提供有力支持。