材料成形技术

目录 第1章 绪论 1 1.1 材料成形技术在国民经济中的作用 1 1.2 材料成形技术的发展趋势 2 1.3 本课程的内容和学方法 3 第2章 金属材料的铸造成形 5 2.1 概述 5 2.2 合金的铸造能 5 2.2.1 合金的流动 5 2.2.2 合金的充型能力 7 2.3 合金的收缩 7 2.3.1 收缩的概念与过程 7 2.3.2 影响合金收缩的因素 8 2.3.3 铸件的缩孔与缩松 9 2.3.4 铸造应力和裂纹 11 2.4 铸造方法的分类 14 2.5 砂型铸造 14 2.5.1 手工造型 15 2.5.2 机器造型 15 2.6 特种铸造 16 2.6.1 金属型铸造 16 2.6.2 熔模铸造 17 2.6.3 压力铸造 18 2.6.4 离心铸造 19 2.6.5 造 20 2.6.6 实型铸造 20 2.7 铸造方法的选择 21 2.8 铸造工艺设计 22 2.8.1 浇注位置的确定 22 2.8.2 分型面的选择 24 2.8.3 浇注系统、冒口和冷铁 25 2.8.4 其他工艺参数的确定 26 2.8.5 铸造工艺图绘制 28 2.9 铸件结构工艺设计 28 2.9.1 铸造工艺对铸件结构的要求 28 2.9.2 铸造能对铸件结构的要求 31 2.10 典型铸件工艺设计范例 32 复思考题 34 第3章 金属材料的塑成形 36 3.1;;概述 36 3.2 金属塑成形基本原理 36 3.2.1 金属塑成形能 36 3.2.2 金属塑变形的基本规律 37 3.2.3 影响金属塑成形能的内在因素 37 3.2.4 影响金属塑成形能的变形条件 38 3.2.5 金属塑变形对组织和能的影响 39 3.3 塑成形方法分类 40 3.4 自由锻 41 3.5 模锻 42 3.5.1 锤上模锻 42 3.5.2 压力机模锻 45 3.6 胎模锻 45 3.7 冲压成形 45 3.7.1 冲裁 46 3.7.2 弯曲 48 3.7.3 拉深 50 3.7.4 其他冲压成形工序 51 3.8 其他塑成形方法 53 3.8.1 挤压 53 3.8.2 拉拔 55 3.8.3 轧制 55 3.8.4 摆碾 56 3.8.5 精密模锻 56 3.8.6 超塑成形 57 3.8.7 高能率成形 58 3.9 塑成形工艺设计 58 3.9.1 自由锻工艺设计 58 3.9.2 模锻工艺设计 62 3.9.3 冲裁工艺设计 67 3.9.4 弯曲工艺设计 69 3.9.5 拉深工艺设计 70 3.10 塑成形零件的结构工艺 71 3.10.1 自由锻锻件的结构工艺 71 3.10.2 模锻件的结构工艺 73 3.10.3 冲裁件的结构工艺 74 3.10.4 弯曲件的结构工艺 75 3.10.5 拉深件的结构工艺 76 3.11 典型塑成形工艺设计范例 77 3.11.1 典型锻件工艺设计范例 77 3.11.2 典型冲压件工艺设计范例 80 复思考题 81 第4章 金属材料的焊接成形 84 4.1 概述 84 4.2 焊接成形基本原理 85 4.2.1 焊接电弧与电弧焊冶金过程 85 4.2.2 焊接接头的组织和能 86 4.2.3 焊接应力与变形 88 4.2.4 焊接缺陷与检验 93 4.3 电弧焊 95 4.3.1 焊条电弧焊 95 4.3.2 埋弧焊 100 4.3.3 气体保护电弧焊 102 4.3.4 等离子弧焊 104 4.4 非电弧熔焊 104 4.4.1 气焊 104 4.4.2 电子束焊 105 4.4.3 激光焊 106 4.4.4 电渣焊 107 4.5 压焊 107 4.5.1 电阻焊 108 4.5.2 摩擦焊 110 4.5.3 扩散焊 111 4.5.4 爆炸焊 113 4.5.5 超声波焊 114 4.6 钎焊 116 4.7 常用金属材料的焊接与方法 选择 117 4.7.1 金属材料的焊接 117 4.7.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接 118 4.7.3 不锈钢的焊接 119 4.7.4 铸铁的补焊 120 4.7.5 铜、铝及其合金的焊接 121 4.7.6 常用焊接方法的选择 122 4.8 焊接结构与工艺设计 122 4.8.1 焊缝布置 123 4.8.2 焊接接头和坡口形式的选择 126 4.9 典型焊接件工艺设计范例 127 复思考题 129 第5章 粉末材料烧结成形 130 5.1 概述 130 5.2 粉末烧结成形原理 131 5.2.1 粉末化学成分及能 131 5.2.2 粉末烧结成形特点 132 5.2.3 粉末烧结成形机理 133 5.2.4 粉末烧结成形应用 134 5.3 粉末烧结成形方法 134 5.3.1 固相烧结 134 5.3.2 液相烧结 136 5.3.3 选区激光烧结 139 5.3.4 放电等离子烧结 139 5.3.5 电火花烧结 140 5.3.6 微波烧结 141 5.4 粉末烧结成形工艺 141 5.4.1 粉末制备 141 5.4.2 粉末预处理 144 5.4.3 粉末成形 146 5.4.4 粉末烧结 148 5.4.5 后处理 149 5.5 粉末烧结制品的结构工艺 150 5.6 粉末烧结典型工程案例 154 5.6.1 粉末烧结多孔金属材料 154 5.6.2 纤维烧结多孔金属材料 155 5.6.3 粉末烧结工具材料 157 5.6.4 粉末烧结铜基含油轴承 160 复思考题 162 第6章 塑料加工成形 164 6.1 概述 164 6.2 塑料加工成形原理 164 6.2.1 塑料的组成 164 6.2.2 塑料的分类 165 6.2.3 塑料的物理质 167 6.2.4 塑料的流变行为 168 6.2.5 塑料的成形能 169 6.3 塑料加工成形方法 172 6.3.1 注塑成形 172 6.3.2 挤出成形 175 6.3.3 吹塑成形 177 6.3.4 压塑成形 178 6.3.5 泡沫成形 179 6.3.6 压延成形 181 6.4 塑料制品的形状和结构设计 181 6.5 注塑成形工艺设计 185 6.5.1 注塑成形模具结构 185 6.5.2 浇注系统设计 186 6.5.3 成形零部件设计 190 6.5.4 分型面的选择 192 6.5.5 排气系统设计 194 6.5.6 成形零部件工作尺的计算 194 6.5.7 成形零部件的壁厚计算 195 6.5.8 冷却系统设计 196 6.6 塑料件的尺和精度 197 6.7 典型塑料加工成形工艺设计范例 200 复思考题 204 第7章 3D打印技术 206 7.1 概述 206 7.2 3D打印成形过程 206 7.2.1 前处理 206 7.2.2 逐层3D打印 207 7.2.3 成形零件后处理 207 7.3 3D打印的特点 209 7.4 分层实造工艺 209 7.4.1 LOM的基本原理 210 7.4.2 LOM的常用材料 211 7.4.3 LOM的技术特点 211 7.5 光敏固化成形技术 211 7.5.1 SLA的基本原理 211 7.5.2 SLA的工艺过程 212 7.5.3 SLA的常用材料 213 7.5.4 SLA的技术特点 213 7.6 熔融沉积成形工艺 213 7.6.1 FDM的工艺原理 213 7.6.2 FDM的工艺参数 214 7.6.3 FDM的材料要求 215 7.6.4 FDM的工艺特点 216 7.7 选区激光烧结工艺 216 7.7.1 SLS的工艺原理 217 7.7.2 SLS的工艺参数 217 7.7.3 SLS的常用材料 218 7.7.4 SLS的特点及应用 218 7.8 3D打印结构设计与材料 219 7.8.1 3D建模 219 7.8.2 3D打印常用材料 220 7.9 3D打印技术的应用 222 7.9.1 原型制造 222 7.9.2 模具制造 223 7.9.3 模型制造 223 7.9.4 零部件及工具制造 224 7.10 典型3D打印工艺设计范例 224 复思考题 227 参考文献 228