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第1篇 模具计算机辅助设计 3

第1章 概论 3

1 计算机辅助设计(CAD)的基本概念 3

2 CAD在模具设计中的应用 4

2.1 计算机在设计过程中的辅助作用 4

2.2 模具CAD/CAM技术的应用 5

2.3 模具CAD的优越性 6

2.4 模具CAD的特点 6

3 传统的模具设计制造与模具CAD/CAM的比较 7

3.1 传统模具设计与制造 7

3.2 集成的模具设计制造流程 7

1.2 外部存储器 9

1.1 主机 9

1 模具CAD系统的硬件 9

第2章 模具CAD系统的组成 9

1.3 输入设备 10

1.4 输出设备 11

2 计算机网络 14

3 模具CAD系统的软件 16

3.1 系统软件 16

3.2 支撑软件 16

3.3 应用软件 18

第3章 模具CAD中的数据处理 19

1 常见的数据结构 19

1.1 数据结构 19

1.2 常用的数据结构 20

2.1 以数组的形式存放数表 23

2 数表的处理方法 23

2.2 以数据文件形式存放数表 24

2.3 函数插值方法 25

2.4 交互处理方法 26

3 线图的程序化 26

4 建立经验公式的方法 27

4.1 处理数表的回归分析方法 27

4.2 多项式拟合 28

4.3 线性拟合与可化为线性拟合的问题 28

第4章 模具CAD的图形技术基础 30

1 图形的变换 30

1.1 二维图形的变换 30

1.2 三维图形的变换 32

1.3 透视变换 35

2 交互技术 36

2.1 交互输入技术 37

2.2 用户界面设计 37

第5章 CAD的建模技术 40

1 几何造型的基本概念 40

1.1 形体的信息结构 40

1.2 布尔运算 40

1.3 欧拉公式 41

2 形体的表示模式 41

2.1 体素调用表示 41

2.2 空间点列表示 41

2.3 单元分解表示 41

2.7 混合模式 42

2.6 边界表示(B-Reps) 42

2.4 扫描变换表示 42

2.5 构造体素表示(CSG) 42

3 用于模具CAD几何建模系统的功能 43

3.1 几何造型系统功能 43

3.2 模具CAD理想的几何造型系统特点 44

4 参数曲线与曲面建模 45

4.1 贝赛尔(Bezier)曲线与曲面 45

4.2 B样条曲线和曲面 46

4.3 非均匀有理B样条(NURBS)曲线与曲面 47

5 参数化特征建模 49

5.1 特征建模技术 49

5.2 参数化技术 51

5.3 参数化特征造型的基本方法 54

6 装配建模技术 55

6.1 装配建模的基本概念 55

6.2 装配建模的一般方法 57

6.3 基于功能组件的模具装配设计方法 58

第6章 产品数据管理(PDM)技术 60

1 PDM技术概述 60

1.1 PDM技术产生的背景 60

1.2 PDM的定义 60

1.3 PDM系统的体系结构 60

2 PDM系统的功能 61

2.1 数据与文档管理 61

2.3 产品结构与配置管理 63

2.4 零部件分类库管理 63

2.2 过程与工作流程管理 63

2.5 项目管理 64

2.6 其他功能 64

3 PDM系统的实施 64

3.1 PDM实施的内容 64

3.2 PDM实施的基本步骤 65

3.3 PDM的信息建模 65

3.4 成功实施PDM应注意的几个问题 68

4 基于PDM的系统集成 68

4.1 基于PDM实现应用集成的三个层次 68

4.2 模具CAD/CAPP/CAM与PDM的集成 69

2 冲裁件工艺性判断 71

1 冲裁模CAD/CAM系统的结构与功能 71

第7章 冲裁模CAD 71

2.1 判别模型的建立 73

2.2 处理图形的几种算法 73

2.3 工艺性的自动判别过程 74

3 毛坯优化排样 75

3.1 毛坯排样问题的数学描述 75

3.2 多边形法 76

3.3 高度函数法 76

3.4 平行线分割纵横平移法 78

4 冲裁工艺方案的设计 80

4.1 模具类型的选择 80

4.2 连续模的工步设计 82

5.1 冲裁模结构设计子系统的功能结构 84

5 冲裁模结构设计 84

5.2 总装图设计 85

5.3 凹模与凸模设计 85

第8章 级进模CAD 88

1 级进模设计内容及过程分析 88

2 级进模CAD系统的结构与功能 89

2.1 系统的总体结构 89

2.2 功能模块组成 90

3 基于特征的冲压工艺设计 91

3.1 板金零件的单元特征模型 91

3.2 基于特征的冲压工艺设计方法 93

4.1 级进模结构的装配模型 96

4 级进模结构与零件CAD 96

4.2 总体结构及零件设计 97

第9章 覆盖件模具CAD 100

1 覆盖件模具CAD系统结构 100

1.1 冲压工艺设计 100

1.2 模具结构设计 100

2 覆盖件模具冲压工艺CAPP 101

2.1 冲压工艺CAPP系统的总体结构 101

2.2 覆盖件冲压工艺的数据库管理系统 102

2.3 基于成组技术的检索式工艺设计 106

3 基于特征的冲压工序详细设计 107

3.1 覆盖件产品的分类描述方法 107

3.2 拉延工序件设计 107

4.1 基于典型结构的覆盖件模具结构二维设计 111

4 覆盖件模具结构设计 111

4.2 基于特征的覆盖件模具结构三维设计 113

第10章 注塑模CAD 115

1 注塑模CAD/CAE/CAM概述 115

1.1 塑料模CAD/CAM的发展 115

1.2 塑料模CAD/CAM系统的工作流程 115

2 注塑模CAD的内容及特点 117

2.1 注塑模结构CAD的内容 117

2.2 注塑模CAD的特点 118

3 注塑模CAD软件的开发 118

3.1 软件结构 119

3.2 标准模架选择及编码 119

3.3 镶拼式模具结构设计 120

4.1 流道系统的结构 122

4 注塑模流道系统的设计 122

4.2 流道系统的设计计算 123

第11章 锻模CAD 127

1 利用成组技术建立锻模CAD系统的方法 127

2 锻件与毛坯形状复杂性的定量计算 130

3 轴对称件锻模CAD系统 131

3.1 轴对称件锻模CAD/CAM系统的组成 131

3.2 轴对称锻件几何形状的输入 132

3.3 锻件设计 132

3.4 锻模设计 133

4 长杆类锻模CAD系统 133

4.1 长杆类锻模CAD/CAM系统的总体结构 133

4.2 模锻工艺设计 134

4.3 拔长型槽的设计 135

4.4 滚挤型槽的设计 137

4.5 型槽的布置 138

5 飞边槽尺寸和飞边金属消耗的计算 140

5.1 计算飞边槽桥部尺寸的算法 140

5.2 计算飞边金属消耗的算法 140

6 预锻型槽的设计 141

6.1 预锻型槽的设计规则 141

6.2 预锻型槽截面的设计方法 142

参考文献 143

1 连续介质的运动与变形 149

1.2 张量基础 149

1.1 连续介质力学的基本概念 149

第1章 材料成形分析的理论基础 149

第2篇 材料成形过程的数值模拟 149

1.3 变形几何学 153

1.4 运动学 156

2 应力 157

2.1 体力和面力 157

2.2 柯西应力张量 158

2.3 其他应力张量 158

2.4 应力速率 159

3 基本方程和原理 160

3.1 基本方程 160

3.2 边值问题与初值问题 161

3.3 虚功原理与虚功率原理 162

4.1 本构关系的一般原理 163

4 本构方程 163

4.2 弹性本构方程 164

4.3 弹塑性本构方程 164

4.4 黏塑性本构方程 170

4.5 塑性细观力学本构关系 172

4.6 流体的本构方程 176

4.7 热传导问题 178

4.8 状态方程 178

第2章 有限元法基础 180

1 引言 180

2 加权余量法与变分法 181

2.1 加权余量法 181

2.3 弹性力学中的变分原理 182

2.2 变分原理和里兹法 182

2.4 约束变分原理 184

3 有限元法的实施步骤 185

3.1 单元分析 185

3.2 实施步骤 190

3.3 收敛准则和解的性质 190

4 单元模型 191

4.1 二维问题 191

4.2 轴对应问题 195

4.3 三维问题 196

4.4 等参单元 199

4.5 结构单元 203

4.6 单元模型小结 211

5.1 线性方程组的求解 221

5 有限元方程的求解 221

5.2 非线性方程组的求解 223

6 有限元前后置处理 224

6.1 有限元法模型化和前置处理 224

6.2 后置处理 228

6.3 利用CAD/CAM的交互式图形界面 229

第3章 刚塑性有限元法 230

1 刚塑性变分原理 230

1.1 刚塑性材料的边值问题 230

1.2 理想刚塑性材料的变分原理 231

1.3 刚塑性材料不完全广义变分原理 231

2.1 离散化 233

2 刚塑性有限元公式 233

2.2 有限元求解公式 236

2.3 刚塑性有限元模拟分析步骤 237

3 刚黏塑性有限元法 238

3.1 黏塑性材料的变分原理 238

3.2 刚黏塑性有限元公式 239

4 计算中的几个问题 240

4.1 刚性区的处理 240

4.2 初始速度场的生成 240

4.3 迭代收敛判据 242

4.4 摩擦边界条件 242

4.5 动态接触边界条件的处理 244

4.6 网格重新划分 247

1.1 应力应变矩阵 249

第4章 弹塑性有限元静力分析 249

1 小变形弹塑性有限元法 249

1.2 增量形式的虚功原理 250

1.3 有限元方程 250

1.4 求解步骤 251

2 有限应变弹塑性有限元分析 252

2.1 应力应变矩阵 253

2.2 虚功率方程 253

2.3 有限元方程 254

3 有限元逆算法 256

3.1 理想形变理论 256

3.2 有限元逆算法 256

3.3 有限元逆算法应用实例 257

第5章 有限元动力分析 260

1 动力分析的有限元方程 260

1.1 一维动力系统 260

1.2 虚功率方程和有限元方程 261

2 显式时间积分方法 263

2.1 中心差分法 263

2.2 时间步长的确定 263

2.3 动力显式算法的进一步讨论 264

3 隐式时间积分方法 265

3.1 Newmark法 265

3.2 显式与隐式算法的比较和显隐结合的方法 266

1.2 建立有限元分析模型 268

1.1 建立几何模型 268

1 塑性成形模拟的一般步骤 268

第6章 塑性成形模拟的实施 268

1.3 定义工具和边界条件 270

1.4 求解 270

1.5 后处理 270

1.6 CAE与CAD的集成 270

2 工具加载的模型化 271

2.1 工具与制件之间的接触 271

2.2 拉延肋阻力模型 275

3 热分析与热力耦合分析 276

3.1 热传导问题的基本方程 276

3.2 稳态温度场的有限元法 277

3.3 瞬态温度场的有限元法 278

3.4 变形与传热过程的藕合分析 279

3.5 热力耦合分析的基本方程 280

3.6 热力藕合分析的有限元法 281

4 组合性能的变化和成形缺陷预测 282

4.1 塑性成形过程中材料组织性能的变化 282

4.2 成形缺陷预测 282

第7章 塑性成形数值模拟的应用实例 286

1 锻造过程的数值模拟 286

1.1 尾轮锻造 286

1.2 曲轴RR弯曲镦锻 287

2 挤压过程的数值模拟 289

3.1 逆算法的应用 290

3.2 增量法的应用 290

3 冲压过程的数值模拟 290

第8章 有限差分法 295

1 差分的基本原理及逼近误差 295

1.1 差分原理 295

1.2 逼近误差 296

2 差分方程、截断误差和相容性 298

2.1 差分方程 298

2.2 截断误差 299

2.3 相容性 300

3 收敛性与稳定性 300

3.1 收敛性 300

3.2 稳定性 302

4 Lax等价定理 304

1.1 傅里叶定律 306

1.2 三维热传导微分方程 306

第9章 温度场分析 306

1 数学模型 306

2 数值求解方法 307

2.1 有限差分法(FDM) 307

2.2 直接差分法(DFDM) 308

2.3 改值的直接差分方程 310

2.4 直接差分法(DFDM)与有限差分法(FDM)比较 311

3 初始条件 311

4 边界条件 311

4.1 热传导边界条件 312

4.2 热辐射边界条件 312

5.2 考虑析出潜热的热能守恒式 313

5.1 定义 313

5 潜热处理 313

4.4 液体金属和凝固层、铸锭和铸型之间的边界条件 313

4.3 接触热阻边界条件 313

4.5 其他边界条件 313

5.3 固相率和温度的关系 314

5.4 潜热放出的实际处理方法 314

6 温度场数值模拟系统流程 316

第10章 流动场分析 317

1 数学模型 317

2 数学模型的离散化 317

2.1 离散格式的选择 317

2.2 动量方程(Navier-Stoks方程)的离散 318

2.3 连续性方程的离散 319

3 SOLA-VOF计算方法 320

2.4 体积函数的求值 320

4 初始条件 321

5 边界条件 321

5.1 自由表面速度边界条件 321

5.2 自由表面压力边界条件 322

5.3 型壁速度边界条件 322

6 数值稳定性条件 323

7 流动与传热藕合计算 323

7.1 前言 323

7.2 数学模型与数值求解 323

8 流动场模拟软件流程 325

1 充模过程的数学描述 326

1.1 充模过程的基本方程 326

第11章 塑料注射成形过程模拟 326

1.2 基本方程的简化 327

1.3 数学模型及边界条件 327

1.4 塑料熔体的黏度模型 329

2 一维流动分析 329

3 二维流动分析 330

4 三维流动分析 331

4.1 压力场有限元方程 332

4.2 熔体流动前沿位置的确定 333

4.3 温度场计算 333

4.4 数值计算过程 335

5 保压过程分析 335

6.1 一维冷却分析 338

6 冷却过程分析 338

6.2 二维冷却分析 340

6.3 三维冷却分析 342

第12章 材料成形过程模拟商业软件简介 345

1 塑性成形模拟软件 345

1.1 体积成形模拟软件 345

1.2 冲压成形模拟软件 347

2 铸造成形模拟软件 349

3 塑料注射成形模拟软件 353

3.1 充模流动模拟软件 353

3.2 冷却模拟软件 356

参考文献 357

第3篇 金属塑性成形过程优化设计方法 363

第1章 绪论 363

1 金属塑性成形理论分析方法概述 363

2 基于数值模拟技术的预成形设计方法 364

3.1 基于灵敏度分析的正向模拟优化法 365

3.2 直接微分法 365

3 基于灵敏度分析的模具优化设计方法 365

3.3 拟合优化法 366

3.4 微观遗传算法 366

4 金属塑性成形过程的其他优化设计方法 366

4.1 一致变换方法及理论流动模型 366

4.2 神经网络形状内插值法 367

4.3 改进的约束变尺度法 367

2 工程优化设计的数学模型 368

2.2 目标函数 368

2.1 设计变量 368

1 引言 368

第2章 工程优化设计方法 368

2.3 约束条件 369

3 无约束优化方法 369

3.1 一维搜索方法 370

3.2 梯度法 371

3.3 牛顿法 372

3.4 变尺度法 373

4 约束优化方法 373

4.1 Liagrange乘子法 374

4.2 外部惩罚函数法(外点法) 375

4.3 内部惩罚函数法(内点法) 377

5.1 主要目标法 378

5.2 加权函数法 378

5 多目标优化问题的解法 378

第3章 基于有限元模拟技术的反向模拟式设计 379

1 引言 379

2 有限元反向模拟技术的原理 379

3 反向模拟关键应用技术 381

3.1 反向模拟与预成形设计的步骤 381

3.2 加工硬化现象的处理 382

3.3 预锻模模腔形状设计 382

3.4 预锻件形状的选择及工序数目的确定 382

3.5 反向模拟过程中动态边界条件的确定 382

3.6 有限元反向模拟系统的构造 383

4 缩口过程的反向模拟及预成形设计 385

4.1 室温缩口过程的预成形设计 385

4.2 热缩口成形过程的预成形设计 386

5 反向模具接触跟踪方法 388

5.1 边界条件的确定 388

5.2 工序数目的确定 389

5.3 通过透平圆盘锻造过程的预成形设计 389

6 基于锻件形状复杂程度的控制准则 393

6.1 工件形状复杂系数及边界条件控制准则 394

6.2 预成形设计应用举例 394

第4章 刚(粘)塑性有限元灵敏度分析与模具优化设计方法 399

1 引言 399

2 刚(粘)塑性有限元基本方程 399

3 目标函数与设计变量 400

4 灵敏度分析 401

4.1 节点速度灵敏度 402

4.2 ？的确定 402

5 速度灵敏度边界条件 403

6 模具优化设计方法的应用技术 405

6.1 模具优化设计步骤 405

6.2 体积损失的调整 407

6.3 有限元网络再划分 409

6.4 提高程序运算速度的方法 410

7 少无鼓形圆柱体镦粗过程的优化设计 410

8 有型腔模具的锻造过程优化设计 412

8.1 H形截面轴对称锻件锻造过程(型腔高径比h/b=1) 412

8.2 H形截面轴对称锻件锻造过程(型腔高径比h/b=2) 412

8.3 齿轮坯锻造过程的优化设计 415

9 锻件毛坯形状优化设计方法 416

9.1 目标函数 417

9.2 优化设计实例 419

10 锻件变形均匀性优化控制 422

10.1 目标函数 422

10.2 灵敏度分析 422

10.3 应用实例 424

第5章 金属塑性成形过程的微观组织优化 425

1 引言 425

2 微观组织演变模型 425

2.1 动态再结晶 425

2.2 静态再结晶 426

2.3 晶粒生长 426

3 金属塑性成形过程微观组织模拟与优化基本算法 426

3.1 遗传算法 426

3.2 灵敏度分析方法 428

4.1 H形锻件成形过程组织模拟与优化 429

4 微观组织模拟与优化实例 429

4.2 热挤压成形过程的微观组织模拟与优化 430

4.3 基于灵敏度分析方法的微观组织模拟与优化 433

第6章 稳态金属成形过程优化设计 439

1 稳态成形过程优化设计问题 439

2 设计灵敏度分析 440

3 二维挤压模具形状优化设计 441

4 三维挤压模具形状优化设计 443

4.1 设计模型 443

4.2 优化实例 444

参考文献 449

1 基本概念 457

1.1 计算机辅助制造的定义 457

第4篇 模具计算机辅助制造 457

第1章 概论 457

1.2 CAM在模具行业的应用现状 458

1.3 CAM技术的优势 459

2 建立CAM系统的基本过程 459

2.1 建立CAM软件系统的过程 459

2.2 模具CAM基本功能与内容 462

3 发展趋势 464

3.1 计算机集成制造系统的重要组成部分-CAM 464

3.2 网络化、智能化、最优化 465

3.3 虚拟制造技术 465

1.2 Ferguson曲线 467

1.1 自由曲线的生成与参数方程 467

第2章 曲线与曲面 467

1 曲线 467

1.3 Bezier曲线 468

1.4 B样条曲线 471

1.5 非均匀有理B样条(NURBS)曲线 473

2 曲面 474

2.1 概述 474

2.2 Coons曲面 475

2.3 Bezier曲面 475

2.4 B样条曲面 476

2.5 NURBS曲面 476

2.6 曲面的反求、拼接和互化 476

1.1 基本计算机硬件介绍 478

第3章 模具CAM的基本组成 478

1 硬件系统的组成 478

1.2 硬件系统选择的基本原则 480

2 软件组成 481

2.1 软件系统的分类 481

2.2 系统软件 481

2.3 CAM应用软件 484

第4章 数控编程技术 487

1 概述 487

1.1 数控加工的基本概念 487

1.2 数控机床的组成、分类及发展 489

2 编程技术 492

2.1 数控加工程序的编制 492

2.2 自动编程语言 494

2.3 数控自动编程技术的发展 496

2.4 校核与真实感仿真技术 497

第5章 应用实例与实用软件介绍 498

1 冲裁模CAM示例 498

1.1 生成钼丝运动轨迹 498

1.2 穿丝孔和起割点的自动选取 498

1.3 自动编程过程 499

2 注塑模具CAM示例 500

2.1 2轴加工 500

2.2 3轴加工 500

3 Mastercam介绍 502

3.1 系统特性概述 502

3.2 系统的运行环境和流程 503

3.3 系统界面及功能 504

3.4 用Mastercam编制NC加工程序的实例 505

参考文献 507

第5篇 快速成形与快速制模 511

第1章 概论 511

1 引言 511

2 快速成形技术发展历史的回顾 511

3 快速成形技术的发展 511

3.1 光固化成形 511

3.2 纸叠层成形 512

3.3 选择性激光烧结成形 513

3.4 熔丝沉积成形 513

3.5 其他方法成形 513

4 快速制模、快速制造技术的发展 514

3.6 RP软件 514

5 快速成形技术的应用 515

6 快速成形技术的展望 517

第2章 光固化成形 518

1 光固化成形原理 518

2 光固化成形系统 519

3 光固化成形的过程 520

4 光固化性树脂 521

4.1 光固化性树脂的成分 521

4.2 光固化反应 522

5 光固化的特性 525

5.1 固化形状 525

4.3 光固化性树脂应满足的条件 525

5.2 固化曲线 526

5.3 感光度 527

第3章 纸叠层成形 529

1 纸叠层成形技术概述 529

2 原型件的设计与制造 530

2.1 原型件的设计 530

2.2 原型件的制造 530

3 成形件后处理 531

3.1 剥离 531

3.2 修补、打磨和抛光 531

3.3 表面涂覆 531

4 LOM技术应用案例 531

4.2 大尺寸、薄壁零件的剖分成形 532

4.1 制作大尺寸、薄壁零件存在的问题 532

4.3 实现大尺寸、薄壁零件制造的软件 533

第4章 选择性激光烧结成形 535

1 选择性激光烧结成形原理 535

2 成形系统及软件 535

2.1 控制系统 535

2.2 主机 536

2.3 SLS成形的软件 537

2.4 商品化的SLS成形设备 539

3 烧结成形机理 540

3.1 粉末特性 540

3.2 粉末热性能的模型 541

3.3 粉末烧结的基本理论 542

3.4 含有高分子粘结剂的混合物烧结性能 548

4 SLS成形工艺 549

4.1 基本的工艺方法和工艺过程 550

4.2 工艺方案的确定和参数的选择 553

4.3 烧结收缩及其影响因素 555

4.4 成形件的力学性能及其影响因素 558

4.5 金属粉末的SLS成形 559

4.6 金属陶瓷和陶瓷的SLS成形 560

5 激光烧结技术的应用 561

5.1 基于SLS技术的间接制模技术 561

5.2 转换法制造金属模具 561

5.3 激光烧结工艺在快速开发新产品和快速制模应用中的优点 563

5.4 SLS方法的其他应用 563

1.1 工艺路线 566

1 软模技术 566

第5章 快速制模技术 566

1.2 原型件的准备 567

1.3 制作硅橡胶模具 567

1.4 浇注品的制作 567

2 过渡模技术 570

3 硬模技术 570

3.1 直接加工金属模具 571

3.2 用SLS烧结铸型 571

3.3 基于快速原型的喷涂法 571

3.4 陶瓷壳砂型法 571

3.5 石墨研磨法 571

4 金属薄板成形模具的快速制造 572

4.1 采用填充法制造金属板料拉深模 572

4.2 采用芯体表层浇铸法的制模技术 577

参考文献 579

第6篇 模具材料及热处理 583

第1章 概论 583

1 模具材料的类别 583

2 模具材料的性能 589

2.1 模具钢的主要使用性能 589

2.2 模具钢的主要工艺性能 589

3 模具材料的热处理 590

4 模具材料的选用 595

4.1 冷作模具的选用 595

4.2 热作模具材料的选用 596

4.3 塑料模具的选用 598

1 对冷作模具钢的要求 600

第2章 冷作模具钢 600

2 碳素工具钢 601

2.1 碳素工具钢的热处理工艺与性能 601

2.2 T10(A)钢的热处理工艺与性能 604

3 低合金工模具钢 611

3.1 Gr2(Gr15)钢 613

3.2 CrWMn钢 621

3.3 9Mn2V钢 624

3.4 9SiCr钢 629

3.5 6CrW2Si钢 632

3.6 60Si2Mn钢 634

3.7 GD钢 635

3.8 常用低合金工具钢的性能比较 638

4 微变形模具钢 639

4.1 中铬微变形模具钢的热处理工艺与性能 640

4.2 高铬微变形模具钢的热处理工艺与性能 645

5 高速钢 657

5.1 高速钢常规热处理工艺与性能 657

5.2 高速钢冷作模具热处理工艺与性能 659

5.3 高速钢的等温淬火工艺与性能 665

6 基体钢 666

6.1 基体钢的常规热处理工艺 667

6.2 65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)钢 672

6.3 012A1(5Cr4Mo3SiMnVA1)钢 677

6.4 CG2(6Cr4Mo3Ni2WV)钢 681

6.5 LM1钢与LM2钢 685

7.1 LD钢 689

7 高强韧高耐磨钢 689

7.2 GM钢 692

7.3 ER5钢 696

8 火焰淬火模具钢 699

第3章 热作模具钢 702

1 热作模具钢的分类 702

2 热作模具钢的化学成分 702

3 热作模具钢的使用性能 703

4 低合金热作模具钢 703

4.1 5CrNiMo钢 704

4.2 5CrMnMo钢 705

4.3 4CrMnSiMoV钢 705

4.4 3Cr2MoWVNi钢 706

4.5 5Cr2NiMoVSi与45Cr2NiMoVSi钢 707

4.6 7Cr3与8Cr3钢 708

5 中合金热作模具钢 709

5.1 3Cr2W8V钢 709

5.2 5Cr4W5Mo2V钢 711

5.3 5Cr4Mo3SiMnVAl(012A1)钢 713

5.4 4Cr5MoSiV(H11)钢 714

5.5 4Cr5MoSiV1(H13)钢 716

5.6 3Cr3Mo3W2V(HM-1)钢 719

5.7 4Cr3Mo3SiV(H10)钢 720

5.8 4Cr5W2VSi钢 721

5.9 4Cr3Mo2NiVNbB(HD)钢 723

6 高合金热作模具钢(70Mn15) 725

7.1 4Cr14Ni14Mo2W钢 726

7 奥氏体耐热钢 726

8 高温抗蚀模具钢 727

7.2 AH与5Mn15钢 727

第4章 塑料模具钢 730

1 塑料模具钢的性能 730

1.1 塑料模具的分类及工作条件 730

1.2 塑料模具的主要失效形式 730

1.3 塑料模具对材料的性能要求 731

2 塑料模具常用材料 742

2.1 塑料模具材料的选择原则 742

2.2 常用的塑料模具材料分类 745

3 塑料模具的热处理 748

3.1 塑料模具热处理的常用设备 748

3.3 塑料模具的热处理方法及规范 750

3.2 塑料模具热处理的基本技术要求 750

第5章 特殊模具钢 775

1 无磁模具钢 775

1.1 热处理工艺 775

1.2 热处理工艺对性能的影响 776

2 铸造模具钢 777

3 粉末冶金模具钢 779

第6章 其他模具材料 784

1 铸铁 784

2 硬质合金和钢结硬质合金 787

2.1 硬质合金 787

2.2 钢结硬质合金 791

3 有色金属及其合金 796

3.1 低熔点合金 797

3.2 锌基合金 800

3.3 铜合金 803

第7章 冷作模具材料的选用 805

1 冷作模具材料的性能比较 805

2 常用冷作模具材料的选用 806

第8章 热作模具材料的选用 817

1 常用热作模具材料的性能比较 817

2.2 热挤压模具材料的选用 821

2.3 压铸模具材料的选用 821

2.4 高速锤锻模具用钢的选用 821

2.1 锻模材料的选用 821

2 常用热作模具材料的选用 821

第9章 模具钢渗碳和碳氮共渗 838

1 模具表面强化处理概述 838

2 模具钢渗碳 840

2.1 模具钢渗碳的目的 840

2.2 渗碳工艺的主要特点 841

2.3 渗碳的主要技术要求 841

2.4 渗碳钢的原始含碳量对渗层的影响 842

2.5 渗碳钢中的合金元素对渗层形成的影响 842

2.6 合金元素对渗碳钢工艺性能的影响 843

2.7 渗碳的主要工艺参数 843

2.8 渗碳工艺 844

3 模具钢的碳氮共渗 850

4.1 低碳高合金钢渗层 854

4 模具钢渗碳和碳氮共渗层组织与性能 854

4.2 高碳低合金钢渗层 855

4.3 中高碳高合金钢渗层 856

4.4 含硅高合金钢渗层 858

5 模具钢渗碳后的热处理 858

6 模具钢渗碳热处理的缺陷 860

第10章 模具钢的渗氮及氮碳共渗 863

1 模具钢的渗氮 863

1.1 渗氮工艺 863

1.2 气体渗氮 865

1.3 液体渗氮 867

1.4 渗氮新工艺 868

2 氮碳共渗 870

2.1 气体氮碳共渗 871

2.2 液体氮碳共渗 874

3 渗层形成机理 875

3.1 Fe-N状态图 875

3.2 渗氮层的形成机理 876

3.3 氮碳共渗的渗层组织 879

4 渗氮和氮碳共渗的渗层组织性能的检测 881

4.1 渗层深度的显示和测量 881

4.2 渗氮和氮碳共渗金相组织检查 881

4.3 渗层脆性的检查 882

5 渗氮和氮碳共渗的缺陷及其预防措施 882

第11章 模具钢渗硼 885

1 渗硼工艺 885

1.1 固体粉末渗硼法 886

1.2 电解渗硼 888

1.3 盐浴渗硼法 889

1.4 气体渗硼 890

2 渗硼层形成机理 890

2.1 渗硼组织形成机理 890

2.2 硼扩散层 894

2.3 合金元素的作用 895

2.4 硼针的择优取向 896

3 渗硼层的检查 897

3.1 组织显示 897

3.2 渗硼层形态 897

3.3 硼化物层深度测量 898

3.5 硼化物脆性及测量方法 899

3.4 硼化物硬度测量 899

4 渗硼组织 900

4.1 渗硼前后热处理 900

4.2 渗层组织 900

5 渗硼层缺陷 902

第12章 模具钢渗铬 904

1 渗铬工艺 904

1.1 概述 904

1.2 固体渗铬 905

1.3 气体渗铬 907

1.4 液体渗铬 907

2 渗铬层的形成机理 908

3.1 T10钢的渗铬层组织和性能 911

3 渗铬层的组织 911

3.2 Cr12MoV钢的渗铬层组织 913

4 渗铬层性能 913

5 稀土-铬共渗和碳铬共渗工艺 915

5.1 稀土-铬共渗 915

5.2 碳铬共渗 917

6 渗铬层缺陷 918

第13章 其他表面强化方法 923

1 碳化钛涂层 923

1.1 碳化钛气相涂层 923

1.2 碳化钛液体涂层 925

1.3 碳化钛固体涂层 925

2.2 电镀、刷镀与电铸 926

2.1 激光强化技术 926

2 其他强化方法 926

2.3 热喷涂 927

2.4 喷丸强化 928

2.5 电火花强化 928

参考文献 928

第7篇 模具设计通用基础标准 933

第1章 技术制图 933

1 基本规定 933

1.1 图框格式和图幅尺寸 933

1.2 标题栏和明细栏 934

1.3 比例 934

1.4 图线 934

1.5 剖面符号 934

2.1 投影法 936

2 图样画法 936

2.2 视图 937

2.3 剖视图和断面图 937

3 注法 943

3.1 尺寸注法 943

3.2 尺寸公差与配合注法 944

3.3 圆锥的尺寸和公差注法 944

3.4 简化注法 949

4 常用结构要素和常用件的表示法 952

4.1 螺纹及螺纹紧固件表示法 952

4.2 弹簧画法 954

4.3 中心孔表示法 954

1.1 术语及定义 957

1 尺寸极限(公差)与配合 957

第2章 极限与配合 957

1.2 公差、偏差和配合的基本规定 960

1.3 标准公差和基本偏差 966

1.4 孔、轴的极限偏差 966

1.5 公差带和配合的选择 1014

1.6 配制配合 1016

2 未注公差的线性和角度尺寸的一般公差 1023

2.1 一般公差的公差等级和极限偏差 1023

2.2 适用的尺寸和图样表示法 1024

3 统计尺寸公差 1025

3.1 统计尺寸公差的含义 1025

3.2 规定实际尺寸概率分布特性的方案及标注 1025

3.3 统计尺寸公差在孔、轴配合中的应用 1026

1.1 术语及定义 1034

第3章 形状和位置公差 1034

1 术语、定义和符号 1034

1.2 形位公差的符号 1036

1.3 形位公差带的定义 1037

2 形位公差数值及应用 1044

3 公差原则及应用 1052

3.1 独立原则的应用 1053

3.2 包容要求的应用 1055

3.3 最大实体要求的应用 1056

3.4 最小实体要求的应用 1059

4 形位公差在图样上的标注方法 1061

1 术语、定义、符号和代号 1066

1.1 表面粗糙度术语及定义 1066

第4章 表面粗糙度 1066

1.2 表面粗糙度常用符号与代号 1070

2 表面粗糙度参数及其数值 1071

2.1 评定表面粗糙度的参数及其数值系列 1071

2.2 取样长度的数值和选用 1072

3 表面粗糙度参数值的选择 1072

4 表面粗糙度在图样上的标注方法 1075

第5章 量和单位 1077

1 国际单位制与法定计量单位 1077

1.1 国际单位制 1077

1.2 法定计量单位 1077

1.3 法定计量单位的使用方法 1079

2 常见非法定计量单位的换算 1081

参考文献 1085