金属塑性成形手册 下PDF电子书下载

第5篇　零件轧制成形 1

第1章　辊锻 4

1　概述 4

2　辊锻变形的基本原理 4

2.1　辊锻变形区及其几何参数 4

2.2　咬入条件 5

2.3　辊锻时金属的延伸 5

2.4　辊锻时金属的纵向流动及前滑与后滑 6

2.5　辊锻过程中的宽展 7

2.6　辊锻力及辊锻力矩 9

3　辊锻工艺与模具设计 11

3.1　辊锻模结构与材料 11

3.2　制坯辊锻工艺 12

3.3　成形辊锻工艺 18

4　辊锻机 20

4.1　辊锻机的工作原理 20

4.2　辊锻机的类型 20

4.3　辊锻机的技术参数 21

4.4　辊锻机的选用 23

5　辊锻工艺应用实例 23

5.1　连杆辊锻 23

5.2　叶片成形辊锻 25

5.3　汽车前轴辊锻 26

5.4　汽车变截面板簧片精密辊锻 28

第2章　楔横轧 29

1　概述 29

1.1　工作原理 29

1.2　工艺特点 29

1.3　国内外发展与应用简况 29

1.4　工艺流程与车间布置 30

2　轧制理论 31

2.1　运动原理 31

2.2　轧件旋转条件 32

2.3　展宽角 34

2.4　轧齐理论 36

3　变形机理 37

3.1　有限元数值模拟 37

3.2　轧件上的应变场 38

3.3　轧件的变形 40

3.4　轧件上的应力场 43

3.5　轧件心部缺陷产生机理 44

4　轧制压力与力矩 48

4.1　模具与轧件接触面积 48

4.2　数值计算数据 49

4.3　轧制实测数据 51

4.4　影响因素综合 52

5　模具设计 52

5.1　模具设计的一般原则 52

5.2　工艺参数的确定 54

5.3　对称轴类件的模具设计 55

5.4　非对称轴类件的模具设计 56

6　机械设备 57

6.1　楔横轧机的基本类型 57

6.2　楔横轧机的总体配置 59

第3章　孔型斜轧 61

1　概述 61

1.1　工作原理 61

1.2　工艺特点 61

1.3　国内外发展与应用简况 61

1.4　工艺流程与车间布置 62

2　轧制原理 63

2.1　斜轧回转体运动原理 63

2.2　斜轧螺旋体运动原理 64

2.3　辊形曲面 65

3　变形机理 66

3.1　有限元数值模拟 66

3.2　轧件上的应变场 67

3.3　轧件上的应力场 68

3.4　轧件心部疏松机理 69

4　轧制压力与力矩 71

4.1　轧辊与轧件的接触面积 71

4.2　接触面上的单位压力 72

4.3　轧制力的方向 74

4.4　轧制压力与力矩的实验 74

5　模具设计 75

5.1　模具设计一般原则 75

5.2　孔型参数确定 76

5.3　孔型设计方法 77

5.4　模具设计实例 80

6　机械设备 81

6.1　斜轧机的基本类型 81

6.2　穿孔式斜轧机 82

第4章　环件轧制 89

1　环件轧制成形原理 90

1.1　环件轧制几何学 90

1.2　环件轧制静力学 90

1.3　环件轧制运动学 92

2　变形主要特征和工艺参数 95

2.1　矩形截面环件轧制变形规律 95

2.2　环件轧制工艺参数 96

3　环件轧制力能参数 98

3.1　环件闭式轧制力能计算 98

3.2　环件开式轧制力能计算 98

3.3　阶梯孔环件闭式轧制力能计算 98

3.4　力能计算举例 98

3.5　环件轧制力和力矩影响因素 99

4　环件轧制工艺与模具设计 100

4.1　下料 100

4.2　加热 100

4.3　环件锻件和毛坯设计 101

4.4　环件轧制模具设计和调试 104

4.5　环件轧制缺陷和工艺调试 106

5　环件轧制设备 108

5.1　立式轧环机 108

5.2　卧式轧环机 109

5.3　精密冷轧环机 110

6　环件轧制工艺实例 110

6.1　环件轧制生产线 110

6.2　典型环件轧制工艺流程 110

第5章　摆动辗压 112

1　摆辗工艺的特点、分类及应用 112

1.1　摆辗成形的原理 112

1.2　摆辗工艺的基本特点 112

1.3　圆柱形件摆辗变形的基本规律 112

1.4　摆辗工艺的分类 113

1.5　摆辗工艺的适用范围 114

2　摆辗工艺主要的工艺参数 114

2.1　摆角γ 114

2.2　每转进给量S 114

2.3　摆头转速n 115

2.4　摆头轨迹 115

3　摆辗工艺的力能参数 116

3.1　摆辗接触面积率λ 116

3.2　摆辗力 116

3.3　摆头电动机功率 116

4　摆辗工艺的模具设计 117

4.1　摆辗模具工况 117

4.2　摆辗成形件图的设计 117

4.3　摆辗模模具设计 117

5　摆动辗压设备 120

5.1　摆动辗压设备的工作原理 120

5.2　摆动辗压设备的分类 120

5.3　摆动辗压设备的主要参数 121

5.4　摆动辗压设备的结构 121

6　摆辗模具材料 123

6.1　热摆辗模具材料 123

6.2　冷摆辗模具材料 125

7　典型零件的摆辗工艺 126

7.1　冷摆辗成形件 126

7.2　温、热摆辗成形件 128

第6章　径向锻造 130

1　径向锻造的工艺原理、用途和优缺点 130

1.1　径向锻造的工艺原理 130

1.2　径向锻造工艺的用途 130

1.3　径向锻造工艺的优缺点 130

2　径向锻造设备 131

2.1　径向锻造机的分类 131

2.2　径向锻造机的构造 131

3　径向锻造的力能参数 137

3.1　径向锻造机锻造变形力的计算 137

3.2　锤头行程、运动速度和加速度 138

3.3　径向锻造的变形功 139

3.4　径向锻造机电动机功率计算 139

4　径向锻造的主要工艺参数 139

4.1　径向锻造的主要工艺参数 139

4.2　径向锻造的其他工艺参数 140

4.3　工艺卡片的编制 140

5　径向锻造的锤头、夹爪和芯棒的设计 140

5.1　锤头 140

5.2　夹爪 143

5.3　芯棒 143

6　径向锻造工艺的设计及其实例 144

6.1　径向锻造工艺的设计 144

6.2　坯料 146

6.3　变形过程 147

6.4　工艺实例 147

6.5　径向锻造锻件常见工艺缺陷及其预防措施 150

第7章　旋压 151

1　概述 151

1.1　分类和特点 151

1.2　用途 155

2　成形原理（变薄旋压） 156

2.1　主体运动 156

2.2　变形规律 156

3　坯料 158

3.1　可旋材料 158

3.2　普旋坯料 158

3.3　剪切旋压坯料 159

3.4　流动旋压坯料 160

4　工艺参数 160

4.1　剪切旋压 160

4.2　流动旋压 161

5　力能参数 162

5.1　力学分析 162

5.2　旋压力计算 162

6　工艺装备 163

6.1　芯模 164

6.2　旋轮 165

6.3　尾顶 166

6.4　靠模 166

6.5　加热装置 166

6.6　冷却与润滑 167

7　旋压机 167

7.1　特点 167

7.2　结构组成 167

7.3　设备类别 167

7.4　设备能力 170

8　旋压件的质量控制 170

8.1　组织结构 170

8.2　力学性能 170

8.3　尺寸精度 170

8.4　缺陷及消除措施 171

9　旋压实例 172

9.1　φ356mm封头普旋 172

9.2　筒形件变薄旋压实例 172

9.3　锥形件变薄旋压实例 174

参考文献 176

第6篇　特种锻造 177

第1章　挤压 179

1　挤压理论 180

1.1　挤压时金属流动 180

1.2　挤压时的附加应力 181

1.3　挤压时的外摩擦 181

1.4　挤压力的计算 181

2　挤压工艺 189

2.1　冷挤压工艺 189

2.2　温挤压工艺 193

2.3　热挤压工艺 194

3　挤压模具 195

3.1　挤压模具的要求及特点 195

3.2　挤压模具的典型模具结构 196

3.3　挤压模具工作部分设计 196

4　挤压实例 199

4.1　汽车活塞销冷挤压 199

4.2　轴承套圈的温挤压 200

第2章　冷镦锻 202

1　冷镦工艺 202

1.1　冷镦工艺过程和力的计算 202

1.2　典型零件冷镦工艺 204

2　自动冷镦机模具 205

2.1　冷镦模具的分类 205

2.2　自动冷镦机模具结构 207

2.3　自动冷镦机模膛尺寸 208

3　杆状零件冷镦模具设计 209

3.1　冲头设计 209

3.2　凹模设计 211

3.3　切边模具设计 216

4　螺母类零件冷镦模具设计 217

4.1　镦球模具设计 217

4.2　镦六角模具设计 218

4.3　冲孔模具设计 220

5　通用模具设计 221

5.1　切料模具设计 221

5.2　滚压工具设计 222

第3章　温锻 224

1　温锻成形材料及其加热 224

1.1　温锻的特点 224

1.2　温锻成形材料 224

1.3　温锻温度的选择 224

1.4　加热方式的选择 227

2　温锻的准备 228

2.1　毛坯的准备 228

2.2　坯料加热、模具预热和坯料润滑 228

2.3　温锻变形力的确定 229

3　温锻模具的设计与模具材料 230

3.1　温锻模具的要求 230

3.2　温锻模具结构 230

3.3　凸凹模工作部分的设计 231

3.4　温锻模具工作部分材料的选择 231

3.5　温锻模具的冷却方法 232

4　温锻产品质量控制 232

4.1　温锻产品的尺寸精度 232

4.2　宏观尺寸变化规律 232

4.3　温锻产品的实用公差 233

4.4　温锻产品的表面粗糙度 233

4.5　温锻产品的显微组织变化 233

4.6　温锻产品的力学性能 233

5　温锻的应用实例 235

5.1　碳素结构钢的温锻 235

5.2　合金结构钢的温锻 235

5.3　轴承钢的温锻 236

5.4　不锈钢的温锻 237

第4章　超塑性模锻与等温模锻 238

1　金属超塑性理论基础 238

1.1　金属的塑性、超塑性 238

1.2　超塑性变形的力学特征 239

1.3　超塑性变形的机理 242

1.4　超塑性变形时的组织结构及性能 244

2　超塑性模锻 245

2.1　超塑性体积成形的特点 245

2.2　常用超塑性材料 245

2.3　典型件的超塑性模锻工艺 248

2.4　超塑性模锻的锻件图设计 250

2.5　超塑性模锻的模具结构及材料 250

2.6　润滑 252

3　等温模锻 252

3.1　等温锻造的基本特点和发展动向 252

3.2　等温模锻的工艺装备 252

3.3　等温模锻对润滑防护剂的特殊要求 255

3.4　典型件的等温模锻工艺 255

第5章　液态模锻 256

1　液态模锻的工艺原理 256

1.1　工艺原理 256

1.2　液态模锻的工艺流程 256

2　液态模锻成形与凝固特点 256

3　液态模锻工艺对设备的要求 257

3.1　液锻工艺对设备的要求 257

3.2　液锻设备的选择依据 257

3.3　液锻用成形设备 257

3.4　液态模锻辅助设备 259

4　液态模锻工艺方法分类 260

4.1　直接加压法（直接液态模锻） 260

4.2　间接加压法 261

4.3　间接挤注法 261

5　液态模锻锻件分类与设计要点 261

5.1　液锻件分类 261

5.2　成形方案与分模位置 262

5.3　加工余量与锻件公差 262

5.4　脱模斜度 264

5.5　圆角半径 265

5.6　液锻件的收缩率 265

5.7　液锻件图设计 265

6　液态模锻模具结构设计 266

6.1　液锻模具设计的基本要求 266

6.2　液锻模具设计步骤 266

6.3　模具结构分类 266

6.4　凹模与凹模套设计 267

6.5　凸模与挤压头设计 269

6.6　型芯与镶块设计 270

6.7　卸件装置设计 270

6.8　顶件装置设计 270

6.9　导向装置设计 270

6.10　排气槽与溢料槽设计 270

6.11　模板与凸模固定板设计 271

6.12　侧分型机构设计 271

6.13　模具预热与冷却 272

7　液锻模具材料与热处理 273

7.1　液锻模具的性能要求 273

7.2　液锻模工作零件的常用材料及热处理要求 273

7.3　液锻模其他零件材料及热处理要求 273

7.4　液锻用模具材料的选用原则 273

8　液锻模具技术要求 274

9　液态模锻主要工艺因素及控制 275

9.1　金属液的质量 275

9.2　浇注温度 275

9.3　模具预热温度 276

9.4　成形压力（比压） 276

9.5　保压时间 276

10　液锻模具用（润滑剂）涂料 276

10.1　液态模锻模具用涂料的作用 276

10.2　液态模具用涂料的性能要求 276

10.3　液锻模具常用涂料及喷涂工艺 276

参考文献 278

第7篇　板管特种成形 279

第1章　板管的介质成形 281

1　薄板件的介质成形 281

1.1　薄板件的弹性介质成形工艺 281

1.2　薄板件的液体介质成形工艺 283

2　管件的介质成形 288

2.1　管件的弹性介质成形工艺 288

2.2　管件的液体介质成形工艺及工装设计 293

第2章　板料无模成形 300

1　多点成形技术基础 301

1.1　基本原理 301

1.2　基本成形方式 301

1.3　成形缺陷的产生与控制 302

2　多点成形工艺 305

2.1　一次成形 306

2.2　分段成形 306

2.3　多道次成形 307

2.4　反复成形 308

2.5　闭环成形 309

2.6　薄板多点成形 309

3　多点成形设备 309

3.1　基本体单元及调形 310

3.2　多点成形主机 311

3.3　CAD/CAM软件 311

3.4　设备规格与应用 314

4　增量成形技术 315

4.1　基本原理 315

4.2　成形分析与实验 316

4.3　成形设备 317

第3章　旋压成形 320

1　普通旋压 320

1.1　普通旋压的应用 320

1.2　普通旋压的工艺参数 320

1.3　普通旋压工装设计 325

1.4　旋压力的计算 327

1.5　特殊旋压方式 328

2　变薄旋压 329

2.1　变薄旋压的应用 329

2.2　变薄旋压的工艺参数 331

2.3　变薄旋压的工装设计 335

2.4　变形力 336

2.5　特殊旋压方式 337

第4章　超塑成形 344

1　超塑性成形技术基础 344

1.1　定义、特征及特点 344

1.2　超塑性机理及变形的影响因素 345

1.3　超塑性金属和合金 347

2　薄板的超塑性成形工艺 348

2.1　超塑性成形方法 348

2.2　超塑性成形的工艺参数 350

2.3　超塑性成形的结构工艺性 352

2.4　零件壁厚不均匀的控制方法 353

2.5　超塑性成形工艺过程 354

3　超塑性成形模具 355

3.1　模具材料 355

3.2　模具设计 355

4　超塑性成形设备 357

4.1　基本要求 357

4.2　基本组成 357

4.3　国外超塑性成形设备 357

5　超塑成形／扩散连接技术 358

5.1　钣金的扩散连接 358

5.2　组合工艺（SPF/DB）的工艺方法与典型结构 361

5.3　超塑成形／扩散连接工艺的应用 362

第5章　爆炸成形 366

1　工艺参数选择 366

1.1　炸药种类 366

1.2　药包形状 366

1.3　药位 367

1.4　药量 367

1.5　传压介质 368

1.6　水深 368

2　爆炸成形装置与模具设计 368

2.1　传压介质的盛装装置 368

2.2　爆炸成形用模具 368

3　工艺分析与实例 370

3.1　爆炸拉深 370

3.2　爆炸胀形 375

3.3　其他形式的爆炸成形 377

4　爆炸成形安全守则 380

第6章　电磁成形 381

1　工艺基础 381

1.1　基本原理 381

1.2　电磁成形材料 381

1.3　电磁成形的坯料 383

1.4　线圈 383

1.5　集磁器 385

1.6　模具及驱动片 385

2　连接工艺 386

2.1　连接方式 386

2.2　管-杆连接的影响因素 387

2.3　管-管连接的影响因素 388

2.4　连接方式及应用 388

3　管坯成形 389

3.1　管坯的变形 389

3.2　胀径成形 390

3.3　缩径成形 393

3.4　管状坯料的分离工序 396

4　板坯成形 396

4.1　平板坯料成形 397

4.2　冲裁 400

4.3　框架零件成形实例 401

5　电磁成形设备 402

5.1　设备组成及分类 402

5.2　国内外的电磁成形设备 403

参考文献 405

第8篇　型材挤压成形 407

第1章　铝合金型材 409

1　铝合金型材的分类 409

1.1　分类原则 409

1.2　分类方法 409

2　铝合金型材断面的设计方法 415

2.1　断面形状的复杂性 415

2.2　挤压系数 416

2.3　断面大小 416

2.4　型材壁厚 416

2.5　包围空间面积的设计 416

2.6　直角间的圆角半径 417

2.7　断面尺寸公差 417

3　挤压型材常用铝合金及特性 417

3.1　常用铝合金化学成分 417

3.2　常用铝合金分类 418

3.3　常用铝合金及其特性 418

4　变形铝合金的挤压性能 420

第2章　铝合金型材挤压工艺基础及成形过程数值模拟 422

1　铝合金型材挤压时的金属变形规律 422

1.1　正挤压时金属变形的基本阶段 422

1.2　正挤压实心件的金属流动情况 422

1.3　正挤压空心件的金属流动情况 422

2　影响型材挤压变形的主要因素分析 423

2.1　接触摩擦与润滑 423

2.2　凹模角度及形状 423

2.3　模孔的排列 423

2.4　表面状态 424

2.5　加热温度 424

2.6　合金性能 424

3　型材挤压力的计算 424

3.1　别尔林公式 424

3.2　古布金公式 425

3.3　经验公式 425

4　铝合金型材挤压过程有限元数值模拟 425

4.1　塑性成形有限元基本理论 425

4.2　三维有限元模拟中关键技术的处理 425

4.3　铝合金型材非等温挤压过程模拟实例 426

4.4　工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响 429

5　型材挤压过程工艺参数优化模型 432

5.1　集数值仿真、人工神经网络和遗传算法为一体的参数优化模型 433

5.2　非对称角铝型材挤压成形工艺参数优化实例 433

5.3　非对称角铝型材挤压成形过程的数值仿真 434

第3章　铝合金型材挤压工艺 436

1　挤压坯料的选择 436

2　挤压温度与速度的确定 436

2.1　挤压温度范围的确定 436

2.2　挤压时的速度条件 437

3　挤压方法的选择 438

3.1　等截面实心型材的挤压方法 438

3.2　等截面空心型材的挤压方法 438

3.3　阶段变断面实心型材的挤压方法 439

3.4　浙变断面实心型材的挤压方法 440

4　润滑剂的选用 440

5　铝合金型材的生产工艺流程 441

第4章　铝合金型材挤压模具设计 442

1　铝型材挤压工模具的工作条件 442

2　型材挤压模具的分类及组装方式 443

2.1　型材挤压模具的分类 443

2.2　型材挤压模具的组装方式 443

3　型材模具的典型结构参数及外形标准化 444

3.1　挤压模结构参数的设计 445

3.2　模具的外形尺寸及其标准化 445

4　型材挤压模具的设计方法及技术要求 446

4.1　模具设计方法 446

4.2　模具设计的技术要求 447

5　模具结构设计 447

5.1　实心型材挤压模具设计 447

5.2　空心型材挤压模具设计 449

5.3　空心型材平面分流组合挤压模设计 452

5.4　阶段变断面型材挤压模设计 456

5.5　渐变断面型材挤压模设计 458

5.6　扁宽带筋壁板型材挤压模设计 460

5.7　民用建筑型材挤压模设计 462

第5章　型材挤压凹模优化设计 466

1　基于传统方法的优化设计 466

1.1　改变模孔工作带的几何形状与尺寸 466

1.2　阻碍角的辅助作用 468

1.3　采用促流角来均衡金属流速 469

1.4　使型材各部分流动速度均匀的其他方法 470

2　现代优化设计方法中的两个关键问题 470

2.1　目标参数的确定 470

2.2　约束条件的确定 470

3　型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模 470

3.1　型材挤压时金属流动规律研究 471

3.2　挤压模工作带长度设计计算的数学建模 471

3.3　实验验证 472

4　U形铝型材挤压模具结构工艺参数优化设计 472

4.1　U形型材挤压模具结构优化设计数学模型的建立 472

4.2　U形型材挤压过程的有限元模拟 472

4.3　神经网络模型的建立与训练 473

4.4　采用RPGA为优化算法的优化步骤 474

4.5　优化结果的有限元仿真 474

5　三维铝型材挤压模多参数优化 475

5.1　人工神经网络建模 476

5.2　遗传算法优化 477

第6章　镁合金型材挤压成形工艺 478

1　镁合金的性能特点 478

2　镁合金锻造与挤压工艺特点 478

2.1　坯料准备 478

2.2　锻造与挤压前加热 478

2.3　锻造与挤压 479

2.4　清理和热处理 480

3　镁合金型材挤压成形工艺 480

3.1　实验材料及设备 480

3.2　挤压工艺参数确定 480

3.3　实验研究结果与应用 481

参考文献 482

第9篇 塑性成形CAD/CAM 483

第1章　概论 485

1　CAD/CAM的基本概念 485

1.1　概念 485

1.2　计算机在设计和制造中的辅助作用 485

1.3　CAD与CAM的集成 486

2　模具CAD/CAM技术的应用 486

2.1　CAD/CAM技术在模具行业的应用状况 486

2.2　模具CAD/CAM的优越性 487

2.3　模具CAD/CAM的特点 487

3　传统的模具设计制造与模具CAD/CAM的比较 488

3.1　传统的模具设计与制造 488

3.2　集成的模具设计制造过程 488

4　建立CAD/CAM系统的过程与方法 488

第2章　模具CAD/CAM系统的组成 491

1　模具CAD/CAM系统的硬件 491

1.1　主机 491

1.2　外部存储器 491

1.3　输入设备 492

1.4　输出设备 492

2　计算机网络 494

3　模具CAD/CAM系统的软件 495

3.1　系统软件 495

3.2　支撑软件 495

3.3　应用软件 497

第3章　数据处理方法 498

1　常见的数据结构 498

1.1　数据结构分类 498

1.2　常用数据结构的分析 499

2　数表的处理方法 500

2.1　以数组的形式存放数表 501

2.2　以数据文件形式存放数表 501

2.3　函数插值方法 502

2.4　交互处理方法 502

3　线图的程序化 503

4　建立经验公式的方法 503

4.1　处理数表的回归分析方法 503

4.2　多项式拟合 504

4.3　线性拟合与可化为线性拟合的问题 504

第4章　CAD/CAM的图形学基础 505

1　图形的变换 505

1.1　二维图形的变换 505

1.2　三维图形的变换 506

1.3　透视变换 508

2　交互技术 509

2.1　交互输入技术 509

2.2　用户界面设计 510

第5章　CAD/CAM中的几何建模技术 512

1　几何造型的基本概念 512

1.1　概念 512

1.2　几何造型的方法 512

2　形体的表示模式 513

2.1　体素调用表示 513

2.2　空间点列表示 513

2.3　单元分解表示 513

2.4　扫描变换表示 514

2.5　构造体素表示（CSG） 514

2.6　边界表示（B-Reps） 514

2.7　混合模式 515

3　参数化特征建模 515

3.1　特征建模技术 515

3.2　参数化技术 518

3.3　参数化特征造型的基本方法 520

4　装配建模技术 520

4.1　装配建模的基本概念 520

4.2　装配建模的一般方法 522

4.3　基于功能组件的模具装配设计方法 522

5　曲线与曲面 523

5.1 曲线 523

5.2　曲面 528

第6章　产品数据管理技术 531

1　产品数据管理技术概述 531

1.1　PDM技术的产生 531

1.2　PDM的定义 531

1.3　PDM系统的体系结构 531

2　PDM系统的功能 531

2.1　数据与文档管理 532

2.2　过程与工作流程管理 532

2.3　产品结构与配置管理 533

2.4　零部件分类库管理 533

2.5　项目管理 533

2.6　其他功能 533

3　PDM系统的实施 533

3.1　PDM实施的内容 533

3.2　PDM实施的基本步骤 534

3.3　PDM的信息建模 534

3.4　成功实施PDM应注意的几个问题 535

4　基于PDM的系统集成 536

4.1　基于PDM实现应用集成的三个层次 536

4.2　模具CAD/CAPP/CAM与PDM的集成 536

第7章　优化设计方法 538

1　概论 538

1.1　设计变量 538

1.2　目标函数 538

1.3　约束条件 538

1.4　优化设计的数学模型 539

2　常用优化设计方法 540

3　多维无约束优化方法 541

3.1　多维无约束优化问题的直接解法 541

3.2　多维无约束优化问题的间接解法 543

4　有约束优化方法 545

4.1　有约束优化问题的直接解法 545

4.2　有约束优化问题的间接解法 547

5　组合挤压凹模的优化设计 549

5.1　组合凹模的类型和受力特点 549

5.2　组合凹模的有限元优化方法 550

6　预成形模具形状的优化设计 551

6.1　刚（黏）塑性有限元基本方程 552

6.2　设计变量与目标函数 552

6.3　灵敏度分析 553

6.4　预成形模具的优化设计过程 553

6.5　少无鼓形圆柱体镦粗过程优化实例 554

第8章　数控加工编程技术 556

1　概述 556

1.1　数控加工的基本概念 556

1.2　数控机床的组成、分类及发展 558

2　数控加工程序的编制内容与过程 559

2.1　数控加工程序编制的内容 559

2.2　数控加工程序的编制过程 560

3　数控自动编程技术的发展 561

4　数控编程中的工艺处理 562

4.1　工序、工步的划分和顺序安排 562

4.2　零件装夹方法的确定与夹具选择 562

4.3　对刀点和换刀点的确定 562

4.4　进给路径的规划 563

4.5　刀具选择 564

4.6　切削用量的确定 565

4.7　程编误差及其控制 565

5　数控加工程序的编制方法 566

5.1　零件编程的通用标准 566

5.2　点位、直线控制系统的程序编制 570

5.3　轮廓控制系统的程序编制 570

6　APT语言 572

6.1　几何定义语句 572

6.2　刀具运动语句 573

6.3　后置处理程序语句 575

6.4　辅助语句 576

6.5　APT语言应用实例 576

7　数控线切割加工程序的编制 577

7.1　数控线切割编程中的工艺处理 577

7.2　数控线切割加工的程序编制 579

8　冲裁模线切割的自动编程 580

8.1　生成金属丝运动轨迹 580

8.2　穿丝孔和起割点的自动选取 580

8.3　自动编程过程 581

9　Mastercam软件 581

9.1　系统特点概述 581

9.2　系统的运行环境和流程 582

9.3　系统界面及功能 582

9.4　用Mastercam编制NC加工程序的示例 583

9.5　注塑模具CAM示例 585

第9章　冲压模具CAD 587

1　冲裁模系统的结构与功能 587

1.1　冲裁模CAD/CAM系统的结构 587

1.2　系统的功能与流程 587

2　冲裁件工艺性判断 588

2.1　判别模型的建立 588

2.2　处理图形的几种算法 589

2.3　工艺性的自动判别过程 589

3　毛坯优化排样 590

3.1　毛坯排样问题的数学描述 590

3.2　多边形法 590

3.3　高度函数法 591

3.4　平行线分割纵横平移法 592

4　冲裁工艺方案的设计 594

4.1　模具类型的选择 594

4.2　连续模的工步设计 595

5　冲裁模结构设计 596

5.1　冲裁模结构设计子系统的功能结构 596

5.2　总装图设计 596

5.3　凹模和凸模设计 597

5.4　顶杆的优化布置 598

6　级进模CAD的内容与系统结构 600

6.1　级进模的设计内容与过程 600

6.2　级进模CAD系统的结构 600

6.3　系统的功能模块 601

7　基于特征的连续冲压工艺设计 601

7.1　钣金零件的单元特征模型 601

7.2　基于特征的冲压工艺设计方法 603

8　级进模结构与零件CAD 604

8.1　级进模结构的装配模型 604

8.2　总体结构及零件设计 605

9　覆盖件模具CAD系统的结构 606

9.1　冲压工艺设计 606

9.2　模具结构设计 606

10　覆盖件冲压工艺CAPP 607

10.1　冲压工艺CAPP系统的总体结构 607

10.2　覆盖件冲压工艺的数据库管理系统 607

10.3　基于成组技术的检索式工艺设计 609

10.4　基于特征的冲压工序详细设计 610

11　覆盖件模具结构设计 613

11.1　基于典型结构的覆盖件模具结构二维设计 613

11.2　基于特征的覆盖件模具结构三维设计 614

第10章　注射模CAD 615

1　注射模CAD/CAE/CAM概述 615

1.1　注射模CAD/CAE/CAM的发展 615

1.2　注射模CAD/CAM系统的工作流程 615

2　注射模CAD的内容及特点 616

2.1　注射模CAD的内容 616

2.2　注射模CAD的特点 617

2.3　注射模CAD系统的结构 617

3　注射模总体结构的设计 618

3.1　柔性化的模具总体结构设计 618

3.2　基于知识的模具总体结构设计 618

4　标准模架选用及编码 619

5　镶拼式模具结构设计 620

6　成型零部件设计 621

6.1　成型零部件尺寸计算 621

6.2　分型面的确定 621

6.3　成型腔壁厚计算 622

6.4　凸、凹模模型的生成 622

7　流道系统的设计 623

7.1　流道系统的结构 623

7.2　流道系统的设计计算 624

8　冷却系统设计 626

9　注射流动模拟 626

9.1　一维流动模拟 627

9.2　二维流动模拟 628

9.3　三维流动模拟 628

10　冷却过程分析 629

10.1　冷却分析的数学模型 630

10.2　一维冷却分析 630

10.3　二维冷却分析 630

10.4　三维冷却分析 631

第11章　锻模CAD 632

1　利用成组技术建立锻模CAD系统的方法 632

2　锻件与毛坯形状复杂性的定量计算 634

3　锻件毛坯形状优化设计方法 634

3.1 目标函数与优化方法 634

3.2　优化设计实例 636

4　锻造载荷和应力的计算 638

4.1　轴对称横向流动 638

4.2　轴对称轴向流动 639

4.3　平面应变、横向流动 639

4.4　平面应变、纵向流动形成筋 640

5　轴对称件锻模CAD系统 641

5.1　轴对称件锻模CAD/CAM系统的组成 641

5.2　轴对称锻件几何形状的输入 641

5.3　锻件设计 641

5.4　锻模设计 642

6　长杆类锻模CAD系统 642

6.1　长杆类锻模CAD/CAM系统的总体结构 642

6.2　模锻工艺设计 642

6.3　拔长型槽的设计 643

6.4　滚挤型槽的设计 645

6.5　型槽的布置 646

7　飞边槽尺寸和飞边金属消耗的计算 646

7.1　飞边槽桥部尺寸的算法 646

7.2　飞边金属消耗的算法 647

8　预锻型槽的设计 647

8.1　预锻型槽的设计规则 647

8.2　预锻型槽截面的设计方法 648

第12章　CAD/CAM的新发展 650

1　计算机辅助技术的集成 650

1.1　产品建模技术 650

1.2　CAD/CAM系统中的产品数据交换 650

1.3　CAD/CAM的集成方法 652

2　协同设计 653

2.1　协同设计的概念 653

2.2　协同设计的关键技术 653

2.3　系统的结构与管理 654

2.4　模具协同设计系统 655

3　并行工程 656

3.1　并行工程的发展背景 656

3.2　并行工程的概念 657

3.3　并行工程的支持系统 657

3.4　并行工程的过程建模 659

3.5　并行开发过程的分析 660

3.6　并行工程的组织管理 661

3.7　模具制造并行工程 662

4　虚拟制造 663

4.1　虚拟制造的定义 663

4.2　虚拟制造的分类 664

4.3　虚拟现实及其实现 664

4.4　虚拟制造的体系结构 665

4.5　虚拟制造中的关键技术 666

4.6　虚拟制造的应用 667

参考文献 668

第10篇　塑性成形质量控制与检测 671

第1章　影响塑性成形件质量的几个主要问题 673

1　晶粒度 673

1.1　晶粒大小对性能的影响 673

1.2　影响晶粒大小的一些主要因素 674

1.3　细化晶粒的途径 677

2　过热、过烧 677

2.1　析出相引起的稳定过热 678

2.2　晶粒遗传引起的稳定过热 679

2.3　过热对力学性能的影响 681

3　金属纤维组织（流线） 681

3.1　纤维组织对性能的影响 681

3.2　流线分布的原则和实例 683

3.3　关于流线的控制 683

4　脱碳 684

4.1　脱碳对钢性能的影响 685

4.2　影响钢脱碳的因素 685

4.3　防止脱碳的措施 686

5　白点 686

5.1　白点对钢的力学性能的影响 686

5.2　关于白点形成的原因 687

5.3　防止白点产生的措施 687

6　折叠 688

7　裂纹 691

7.1　形成裂纹的力学分析 692

7.2　形成裂纹的组织分析 693

7.3　锻造裂纹的鉴别与防止产生裂纹的原则措施 694

8　空腔 694

9　压缩失稳 695

第2章　各类金属材料塑性成形件的常见缺陷与控制措施 697

1　莱氏体高合金工具钢塑性成形件的常见缺陷与控制措施 697

2　不锈耐酸钢塑性成形件的常见缺陷与控制措施 702

2.1　铁素体不锈钢 702

2.2　奥氏体（包括奥氏体-铁素体）不锈钢 704

2.3　马氏体（包括马氏体-铁素体）不锈钢 706

3　高温合金塑性成形件的常见缺陷与控制措施 707

4　铝合金塑性成形件的常见缺陷与控制措施 710

5　镁合金塑性成形件的常见缺陷与控制措施 715

6　铜合金塑性成形件的常见缺陷与控制措施 719

7　钛合金塑性成形件的常见缺陷与控制措施 723

第3章　各主要塑性成形工序中的常见缺陷与控制措施 732

1　镦粗过程中的常见缺陷与控制措施 732

2　拔长过程中的常见缺陷与控制措施 733

2.1　矩形截面坯料的拔长 733

2.2　圆截面坯料的拔长 735

2.3　空心件拔长 736

3　冲孔过程中的常见缺陷与控制措施 736

4　扩孔过程中的常见缺陷与控制措施 737

5　模锻过程中的常见缺陷与控制措施 738

6　挤压过程中的常见缺陷与控制措施 740

7　摆动辗压过程中的常见缺陷与控制措施 742

8　楔横轧过程中的常见缺陷与控制措施 745

9　冲压成形中的常见缺陷与控制措施 746

9.1　裂纹 746

9.2　起皱 747

第4章　大型锻件的常见缺陷与控制措施 749

1　大型锻件的常见缺陷及其防治措施 749

2　大型锻件生产过程的质量控制 753

3　大型锻件质量分析与控制举例 754

3.1　转子类锻件的质量分析与控制 754

3.2　护环锻件的质量分析与控制 756

3.3　叶轮白点的防治 757

第5章　锻件质量检验的内容和方法 759

1　锻件质量检验的内容 759

2　锻件质量检验的方法 761

3　探查锻件内部裂纹的两种无损检测方法 762

3.1　射线探伤法 762

3.2　超声波探伤法 762

3.3　射线探伤法和超声波探伤法比较 763

4　探查锻件表面缺陷的三种无损检测方法 764

4.1　磁粉探伤法 764

4.2　液体渗透探伤法 764

4.3　涡流探伤法 765

4.4　磁粉探伤法、液体渗透探伤法和涡流探伤法的比较 765

第6章　锻件生产过程的质量控制 766

1　锻件生产准备阶段的质量控制 766

1.1　锻件图的质量控制 766

1.2　锻造工艺规程的质量控制 767

1.3　锻造工装模具图的质量控制 767

1.4　锻模制造的质量控制 768

2　锻造原材料的质量控制 768

2.1　原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷 768

2.2　锻造原材料订货时的要求 769

2.3　原材料入厂复验 769

2.4　原材料的标记方法 769

3　备料过程中的质量控制 770

3.1　备料不当产生的缺陷及其对锻件的影响 770

3.2　下料工序的质量控制 770

4　加热过程中的质量控制 771

4.1　加热工艺不当常产生的缺陷 771

4.2　加热炉应保持良好的工作状态 771

4.3　加热工序的质量控制 772

5　锻造工序的质量控制 772

5.1　锻造工艺不当常产生的缺陷 772

5.2　锻造工序的质量控制 773

6　锻件热处理过程的质量控制 773

7　锻件清理过程的质量控制 774

参考文献 775