板料成形技术的原理
板料成形技术是一种将金属或非金属板料通过应用力、热量或化学反应等方式，使其发生形状改变的加工方法。它是金属成型技术的重要分支之一，广泛应用于汽车、航空航天、电子通信、建筑等领域。
板料成形技术的原理可以归纳为以下几个方面：
1. 弹性变形原理
弹性变形原理是指在加载作用下，板料发生弹性变形而不会发生永久性变形或断裂。在板料成形过程中，利用材料自身的弹性回复性能，通过施加外力使其发生形状改变。这种原理适用于一些薄板的成形，如冲压、弯曲等工艺。
2. 塑性变形原理
塑性变形原理是指在加载作用下，板料发生永久性变形而不恢复到原来的形状。在板料成形过程中，通过施加足够大的应力使板料发生塑性变形，以获得所需的形状。这种原理适用于深冲、拉伸、压缩等工艺。塑性变形原理的关键在于控制加载过程中的应力和变形，以避免板料过度塑性变形而引起断裂。
3. 热变形原理
热变形原理是指通过加热板料使其塑性增加，然后再施加力量使其发生塑性变形。板料的塑性与温度密切相关，一般情况下，热变形温度要低于材料的熔点，以避免熔化。热变形可以改变材料的结构和性能，扩大塑性变形范围，提高板料的成
形性能。热变形原理适用于复杂形状的成形，如热深拉、热冲压等工艺。
4. 化学反应原理
化学反应原理是指通过在板料表面产生化学反应，改变板料的表面性质从而达到成形的目的。常用的化学反应方法有电镀、化学腐蚀等。通过这些方法，可以在板料表面形成一层新的物质，改变其摩擦、润滑、耐蚀性等性能，以便进行成形。
总之，板料成形技术的原理主要包括弹性变形、塑性变形、热变形和化学反应。不同的板料成形工艺根据材料的特性和形状要求，选择适合的原理和方法进行成形。通过合理控制成形参数和工艺流程，可以实现对板料的精确成形，满足不同工业领域对于各种复杂形状的需求。
借助于模具来完成的传统金属塑性加工，不能完全适应制造业多品种小批量的生产方式。板料激光成形是一种新兴的塑性加工方法。这是一种无模具、无外力的非接触式热态积累成形技术，具有生产周期短，柔性大，精度高等特点。并且，借助红外测温仪及形状测量仪, 可在数控激光加工机上实现全过程闭环控制, 从而保证工件质量, 改善工作条件。板材激光弯曲作为一种新型无模具成形技术正日益受到板材成形加工界的密切关注，其基本原理是：利用高能激光束扫描金属板材表面时形成的非均匀温度场导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法。当激光束相对于板料的运动轨迹为直线时，便得到V形弯曲件；当运动轨迹不重复或为非直线时，便得到符合弯曲的异形件。所以，激光成形常常被称为激光弯曲成形或激光弯曲。激光成形技术不仅能够完成平板的弯曲、卷曲、浅拉伸等工艺，还可进行曲板的反弯曲、校平或卷板的开卷，以及方管或圆管的弯曲、缩口、胀形等。尽管对该项技术的研究尚处于起步阶段，关于其变形机理的解释是初步的，对于其成形过程中的各种影响因素也还缺少理论分析和定量描述，但板材激光弯曲成形的独特优点已使人们感受到它所潜在的巨大效益，其工业应用可以遍及航空、航天、微电子、船舶制造和汽车工业等多个领域。本文综述了激光弯曲成形的研究现状，并对其应用范围和发展前景做了展望。 二、板材激光弯曲成形的研究现状 2.1板材激光成形机理 根据激光加热时板料厚度方向的温度分布，激光成形有以下四种机理：①温度梯度机理。当金属板料的一侧受到激光的照射时，当金属板料的一侧受到激光照射时，在照射区域的厚度方向会产生很大的温度梯度。由于温度的不同, 在靠近光源的区域金属材料容易受热产生膨胀变形, 使板料弯向反向区域, 但弯曲量会很小, 在背向光源的区域由于没有受到激光的照射温度变化不大, 而受热膨胀区域会受到周围区域的约束而产生压应变。在冷却时, 热量流向周围的材料, 变形区的材料收缩, 它们会对压缩区的材料产生拉应力, 但是变形区的材料难以恢复原来的形状, 从而使板料弯向靠近光源的方向。如图1-a，此时所获得的变形类似于板料的三点折弯成形。②屈曲机理。如果加热区过大, 材料的热传导率高且厚度过小时, 在板料厚度方向上的温度梯度就会很小, 由于周围材料的约束会使加热区板料产生压应力, 当压应力超过材料的屈服应力时, 加热区的材料产生局部失稳, 产生弯曲, 在进行冷却时, 周围材料对变形区的约束力减小, 从而使板料产生更大的弯曲变形。
拼焊板冲压成型 摘要： 传统工艺中汽车车身零件有两种成形方法：分离成形和整体成形。分离成形方法是将大型零件分成小型单个件分别成形，然后焊接成部件，其优点是可以根据各部位的要求选择不同材质、不同厚度的材料；缺点是需要更多的工装模具和设备的投入，制造成本较高，同时焊接总成的配合精度和整车质量也有所下降。整体成形法是用整体板料直接成形大型零件。主要的优点是工装模具和设备的投入大大减少，制造成本相对较低，产品质量得到了提高；缺点是必须对零件所有部位采用相同材质和相同厚度的材料，难以很好的实现结构优化的需要。本文介绍了激光拼焊板冲压技术的发展历史，以及该技术的特点应用，最后介绍了目前国内外激光拼焊板冲压技术的发展状况。 关键词：拼焊板、冲压、成型 一、拼焊板冲压的发展历史 拼焊板是20世纪60年代日本本田汽车公司利用边角料做车身内测版而采用的一项技术。20世纪70年代中期，美国福特公司采用激光焊接技术进行车身钢板的拼焊，但是未商业化。20世纪80年代初，欧洲沃尔沃、奔驰、大众等汽车厂首批使用激光焊接拼焊板制作卡车的前板、底板、加强柱等。 奥迪是较早在汽车中应用拼焊板技术的公司之一。奥迪公司需要为他的一辆新型轿车制造一种冲压件，而那时板材供应商不能提供足够大的板材，故只能通过激光焊接将两块板料焊接在一起然后再去冲压成型。当时的板料供应商开始认识到这种先进制造技术具有很大的发展前景，于是开始为其他的汽车公司提供专用的拼焊板。20世纪80年代中期，随着人们对环保、节省能源、提高驾驶速度和安全性能的要求以及千瓦级连续二氧化碳激光器的发现，为汽车拼焊板开辟了广阔的天地。德国钢铁公司成为了欧洲较早大规模采用激光生产拼焊板的钢铁公司。该公司设计和建造的第一代拼焊板激光焊接生产线是光束移动、工件固定系统，并于20世纪80年代末开发了工件移动、光束不动的第二代拼焊板激光系统。 20世纪90年代，美国钢铁协会和国际钢铁协会组织了一项由全球18个国家钢铁厂参与的超轻钢新材料和设计制造技术等，激光拼焊板则是其中的一项主要课题，由保时捷工程公司负责车型设计生产第一辆样车，在该样车上共采用了16拼焊板冲压件，与原来车身相比，车身零件数量约减少了25%。
?掌握金属塑性变形的物理基础，即掌握影响金属性能的主要因素及原理，掌握金属 性能主要指标的测试方法； ?掌握金属塑性力学的基础知识，即掌握金属塑性变形体内的应力场、应变场、应力 －应变之间关系、塑性变形时的力学条件等塑性理论基础知识。掌握塑性成形问题的几种主要解法（包括解析和数值解法）； ?掌握金属塑性成形时的金属流动规律和变形特点，分析金属的基本成形工艺，以便 确定合理的坏料尺寸和成形工序； ?掌握对成形质量进行定性分析及提高成形质量的方法。 金属塑性成形的特点 ?加工后组织性能得到改善和提高，经塑性成形，使其结构致密，组织改善 ?材料利用率高，主要依靠金属在塑性状态下的体积转移来实现 ?生产率高，如高速冲，400-1000次/每钟 ?精度高，精密塑性成形 一般将金属塑性成形分为块料成形（又称体积成形）和板料成形两大类，每类又包括多种加工方法，形成各自的工艺领域。 块料加工 ?轧制：型材、板材、管材 ?挤压：型材、管材或零件 ?拉拔：棒材、管材和线材 ?自由锻：结构件 ?模锻：结构件 板料成形一般称为冲压。它是对厚度较小的板料，利用专门的模具，使金属板料通过一定模孔而产生塑性变形，从而获得所需零件。 一、金属塑性成形原理 （一）金属的塑性变形 1.金属的塑性变形的分类 ①弹性变形： 材料在外力作用下会产生变形；当外力消失后，所产生的应力和变形也消失的变形，称为弹性变形。 ②塑性变形 当外载荷在材料内部所产生的内应力超过了材料的 屈服强度以后，即使去掉外载荷，变形也不能完全消失 的变形称为塑性变形。 2. 金属的塑性变形 在金属塑性变形过程中，金属的晶粒内部产生了滑移，晶粒间也产生了滑移并转动（多晶体的晶间变形）。 （1）单晶体金属——刚性滑移 （2）多晶体金属——位错运动 （二）冷变形对金属组织和性能的影响
无模成形技术简介 1.引言 无模成形是以计算机为主要手段，利用多点成形或增量成形的方法，实现板料的无模具塑性成形的先进智能化制造技术。 金属板料成形在制造业中有着十分重要的地位，该技术广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件和家电等生产行业，但传统的金属板料加工工艺都离不开模具，采用模具成形生产周期长，而且缺乏柔性，产品变化时就需要重新更换模具，这就延长了新产品的开发周期。而现代社会产品的更新换代非常迅速，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，是企业生存和发展的关键。为此，国内外许多学者都在致力于板料塑性成形新技术的研究，努力实现金属板料快速高效的柔性冲压和无模成形，以适应现代制造业产品快速更新的市场竞争需要。 2.研究概况 国内外许多学者都对板料塑性成形新技术进行了大量的研究，从无模多点成形和数字化渐进成形到喷丸成形、爆炸成形、激光热应力成形和激光冲击成形等，并取得了一定的成果。 2.1 无模多点成形 无模多点成形是利用高度可调节的数控液压加载单元（基本群体）形成离散曲面，来替代传统模具进行三维曲面成形的方法，是一种多点压延加工技术。此法特别适合于多品种小批量生产，体现了敏捷制造的理念。目前已在高速列车流线型车头制作、船舶外板成形、建筑内外饰板成形及医学工程等领域，得到广泛应用。与传统模具成形方法相比，其主要区别就是他具有“柔性”，可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态，从而改变被成形件的变形路径及受力状态，以达到不同的成形效果。图2-1 为传统模具成形与多点成形的比较。图 2-2 为多点模具成形的过程。
图 2-1 模具成形与多点成形的比较 图 2-2 多点模具成形过程 20 世纪 70 年代，日本造船界开始研究多点成形压力机，并成功应用于船体外板的曲面成形。此后许多学者为开发多点成形技术进行了大量的探讨与研究，制作了不同的样机，但大多只能进行变形量较小的整体变形。吉林大学李明哲等人对无模多点成形技术进行了较为系统的研究，已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，2002 年底，李教授组建了产学研实体：长春瑞光科技有限公司。目前，公司已有的多台产品投入到工程使用中，表 2-1 给出了产品的具体型号。 表 2-1 长春瑞光科技有限公司产品具体型号 YAM-4 型1000KN 多点成形压力机 1.总成形力： 1000KN 2.基本体调整量： 100 mm 3.有效成形尺寸： 500x400 mm 4.可加工板材厚度： 2~8 mm
金属板材增量成形 张弘斌200812015 1 引言 金属板料增量成形工艺是一种通过数字控制的设备，采用预先编制好的控制程序进行逐点成形板料零件的柔性加工工艺。该工艺不需要专用模具，成形极限较大，重复性好，可控制金属流动，能加工出形状复杂的自由曲面，适用于航天、汽车工业等的小批量、多品种、形状复杂的板料零件加工，有着十分诱人的发展前景[l，2]。 2 金属板材数控增量技术介绍 金属板材渐进成形是一种柔性化的板材数控加工技术，与传统的冲压成形不同，它在成形中不需要专用的模具，而且板料具有更高的成形性能，可以在局部区域内成形出用常规手段无法加工的复杂曲面造型，同时由于局部渐进成形所需的成形力小，设备的能耗低，不仅节能而且无噪声污染，属于绿色加工的范畴。因此，渐进成形技术引起世界各国的广泛关注，日本、韩国、意大利等各国学者对此纷纷展开研究[3,4]。 2.1 成形的工艺过程 首先将被加工板料置于一个通用模芯上，在板料四周用压板夹紧材料，该压板可沿导柱上下滑动。然后将该装置固定在三轴联动数控成形机上，加工时，压头先走到指定位置，并对板料压下设定压下量，然后根据控制系统指令，按照第一层截面轮廓要求，以走等高线方式，对板料进行渐进塑性加工(见图1)，并形成所需第一层截面轮廓，然后压头压下设定高度，再按第二层截面轮廓要求运动，并形成第二层轮廓。如此重复直到整个工件成形完毕。
图1 金属板料渐进成形示意图 2.2增量成形的分类 增量成形根据成形时接触点的数目分为TPIF和SPIF，在TPIF中板料和工具头、支撑板同时接触，在SPIF中没有支撑板，完全无模成形[5]。图2中A、B为TPIF，C 为SPIF。 图2 增量成形分类示意图 板料增量成形又可分为单次成形和多道次成形两种方式。单次成形是指工具头沿目标工件轮廓自上而下逐层加工的成形方法。该方法工序简单, 成形速度快, 成形前后壁厚t0 , t 与成形角θ呈正弦关系, 即t = t0 sinθ。 单次成形有两个主要缺点: 其一, 工件形状确定后, 各处θ角就确定了, 根据上述关系则工件壁厚就随之确定了, 无法合理调整工件各处厚度以符合均匀性原则；其二, 单次成形角度θ存在极限, 一般在22°左右, 小于其成形极限角度时(比如较大深度的直壁件) , 此方法难以加工[6]。 多次成形工艺弥补了单次成形的不足, 通过对不同道次成形形状以及每一道次加工参数的合理规划, 可分别调整工件各部分壁厚, 以达到均匀性原则的要
第一章：液态金属的结构与性质 1雷诺数Re：当Re>2300时为紊流，Re<2300时为层流。Re=Du/v=Duρ/η，D为直径，u 为流动速度，v为运动粘度=动力粘度η/密度ρ。层流比紊流消耗能量大。 2表面张力：表面张力是表面上平行于切线方向且各方向大小相同等的张力。 润湿角：接触角为锐角时为润湿，钝角时为不润湿。 3压力差：当表面具有一定的曲度时，表面张力将使表面的两侧产生压力差，该压力差值的大小与曲率半径成反比，曲率半径越小，表面张力的作用越显著。 4充型能力：充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充型能力。 5长程无序、近程有序：液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性，表现出长程无序特征；而相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停游荡着的局域有序的原子集团，液体结构表现出局域范围内的近程有序。 拓扑短程序：Sn Ge Ga Si等固态具有共价键的单组元液体，原子间的共价键并未完全消失，存在着与固体结构中对应的四面体局域拓扑有序结构。 化学短程序：Li-Pb Cs-Au Mg-Bi Mg-Zn Mg-Sn Cu-Ti Cu-Sn Al-Mg Al-Fe等固态具有金属间化合物的二元熔体中均有化学短程序的存在。 6实际液态金属结构：实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇空穴所组成，同时也含有各种固态液态和气态杂质或化合物，而且还表现出能量结构及浓度三种起伏特征，其结构相对复杂。能量起伏：液态金属中处于热运动的原子的能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停的变化，时高时低，这种现象成为能量起伏。结构起伏：由于能量起伏，液体中大量不停游动的局域有序原子团簇时聚时散，此起彼伏而存在结构起伏。浓度起伏：游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化，这一现象成为浓度起伏。 7表面张力形成的原因：表面张力是由于物体在表面上的质点受力不均所致。由于液体或固体表面原子受内部的作用力较大，而朝着气体的方向受力较小，这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高，因此物体倾向于减小其表面积而产生表面张力。两相质点间结合力越大，界面能越小，界面张力就越小；两相间结合力小，界面张力就小。 8表面张力的影响因素：①原子间结合力越大，张力越小②表面张力与原子体积成反比，与价电子数成正比③张力通常随温度升高而下降④合金元素或微量杂质元素对表面张力的影响主要取决于原子间结合力的改变⑤大凡自由电子数多的溶质元素，系统的表面张力增加⑥S O Te Se及N元素明显降低铁液的表面张力。 第二章：凝固温度场 1平方根定律：τ=ξ2/K2，即金属凝固时间与凝固层厚度的平方成正比。其中ξ=V1/A1，ξ为凝固层厚度，V1为凝固层体积，A1为铸件与铸型间接触面积，K为凝固系数。当凝固结束时，ξ为大平板厚度的一半。 2模数法：= τR/K，R为铸件的折算厚度=体积/表面积，称为模数。 3铸件动态凝固曲线：液相边界和固相边界之间的横向距离直观的得出铸件内各部位的开始凝固时刻与凝固结束时刻，该时间段称为铸件的局部凝固时间；也可根据纵向距离得出凝固过程中的任一时刻铸件断面上已凝固固相区、固液两相区和尚未凝固的液相区的宽度。 4铸件凝固方式分类：根据固液相区的宽度可分为逐层凝固方式与体积凝固方式（或糊状凝固方式），固液相区很窄时为逐层凝固方式，反之为糊状凝固方式，固液相区宽度介于两者之间的称为中间凝固方式。 5铸件凝固方式的影响因素：①合金凝固温度区间的影响②温度梯度的影响：温度梯度较大时固液相区较窄（逐层凝固方式）；温度梯度较平坦时，固液相区明显加宽（体积凝固方式） 6凝固速度的影响：凝固过程中，固／液界面向前推移时，存在某一临界速度，当实际凝固速度大于临界速度时，颗粒被固／液界
I. 基本知识概述 一、成形极限图 冲压成形性能：板料对冲压成形工艺的适应能力。全面地讲，板料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性和定形性，故影响因素很多，如材料性能、零件和冲模的几何形状与尺寸，变形条件（变形速度、压边力、摩擦和温度等）以及冲压设备性能和操作水平等。 板料的贴模性指板料在冲压过程中取得模具形状的能力，定形性指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。影响贴模性的因素很多，成形过程中发生的内皱、翘曲、塌陷和鼓起等几何面缺陷会使贴模性降低。影响定形性的诸因素中，回弹是最主要的因素，零件脱模后，常因回弹大而产生较大的形状误差。板料的贴模和定形性好坏与否，是决定零件形状尺寸精确度的重要因素。 目前的冲压生产和板料生产中，仍主要用抗破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。 失稳：板料在成形过程中会出现两种失稳现象，即拉伸失稳和压缩失稳。拉伸失稳是板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂；压缩失稳是板料在压应力作用下出现皱纹。 成形极限：板料在失稳前可以达到的最大变形程度。成形极限分为总体成形极限和局部成形极限。总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达到的最大变形程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻边系数等均属于总体成形极限。总体成形极限常用作工艺设计参数。局部成形极限反映板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变形程度，如成形时的局部极限应变即属于局部成形极限。 成形极限图（Forming Limit Diagrams,缩写FLD ）是60年代中期由Keeler 和Goodwin 等人提出的。成形极限图（FLD ）是板料在不同应变路径下的局部失稳极限1e 和2e （工程应变）或1ε和2ε（真实应变）构成的条带形区域或曲线，它全面反映了板料在单向和双向拉应力作用下的局部成形极限。成形极限图（FLD ）的提出，为定性和定量研究板料的局部成形性能奠定了基础。在此之前，板料的各种成形性能指标或成形极限大多以试样的某些总体尺寸变化到某种程度（如发生破裂）而确定。这些总体成形性能指标或成形极限不能反映板料上某一局部危险区的变形情况。 图1 成形极限图
数字化成性理论报告 金属板材三维曲面类零件因其面积比重量轻、材料省、受力状态好，往往作为主要零部件，在民用产品、军用产品以及现代高技术产品等许多制造领域广为应用。这些三维曲面类零件一般都是由轧制的二维平板坯料成形出来的，其传统的成形方法主要有整体模具成形与手工成形。但是由于模具制造费用昂贵，主要应用于大批量生产。而大尺寸、小批量的零件只能采用手工成形方法，如在造船行业，每一块船体外板形状都各不相同，并且都非批量生产，因此，广泛采用的是线加热成形方法（即水火加工方法）。但是手工成形方法成形质量差、生产效率低，而且劳动强度极大。 无模多点成形（(Multi-point Forming，简称MPF）【1】是板料三维曲面数字化成形新技术，其基本原理是有一系列规则排列的基本体点阵代替整体式冲压模具（即实现无模化），通过数字化调形系统调整基本体单元高度形成所需要的成 形面，实现板料的无模、快速、柔性化成形。 上图为多点成形示意图，与模具成形相比在模具成形中，板件由模具的形面来成形;而多点成形时则由基本体单元的包络面(或称成形曲面)来完成。多点成形方法与传统模具成形方法的主要区别就是它具有“柔性”特点，即可控制各基本体单元的高度。利用这个特点，既可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态，从而不仅可以实现无模成形，还可以改变被成形件的变形路径
及受力状态，达到不同的成形结果。多点成形设备的这种柔性加工特点，比传统模具成形能为工件提供更多的变形路径，从而能够实现如分段成形、多道成形、闭环成形等诸多特色加工工艺。 目前，经过二十多年的研究，多点成形技术由早期的探索性研究与试验阶段进入了实际应用阶段，在与多点成形工艺相关的基础研究与开发应用方面实现了分段成形、多道成形、闭环成形及薄板成形等多种工艺方法，并且应用于实际生产中。 板料多点成形按成形原理可分为四种基本方式：多点模具成形、多点压力机成形、半多点模具成形及半多点压力机成形。而多点成形由于其成型的特殊性，成形的典型缺陷为：回弹、压痕、皱纹、直边效应等。压痕是多点成形方式中特有的不良现象，采用大半径的冲头，使用弹性垫以及改变冲头排列方式，可以抑制压痕的产生。对于起皱这种成形缺陷，可采用多点压力机成形方式改变板材变形路径，使各部位变形尽量均匀，从而抑制起皱。直边效应有其新的特点，在多点成形中，采用分段成形的方法可消除直边效应。回弹是板材成形中不可避免的现象，根据多点成形的柔性特点，采用反复成形的技术减小回弹，这种方法同时也降低了成形件内的残余应力。因此，根据多点成形的成形面可变的特点，采用变路径多点成形、分段成形、多道次成形等方法，不仅可以提高板材的成形能力，消除成形缺陷，还能实现小设备成形大尺寸零件。 现简述分段成形的原理及步骤：其原理是通过改变基本体群成形面的形状，在不分离工件的前提下，对大型工件逐段、分区域地分别成形，可以使用小设备成形大尺寸、大变形量的板件。分段成形时，多点成形面由有效成形区成形面与过渡区成形面组成。板料在有效成形区成形面压制后，达到成形件的目标形状。过渡区成形面并不是目标形状，板料经过渡区成形面压制后还不是最终形状，在下一步压制时需要进一步成形。如果过渡区成形面设计不合理就会产生各种成形缺陷，从而导致分段成形的失败。因此，过渡区成形面设计是分段成形最关键的技术问题。 多点成形中，利用多点成形面可变的柔性特点，可以将大变形分解为多次的小变形,依次改变多点成形面形状,进行多道成形。多道成形的实质是将一个较大的目标变形量分成多步,逐渐实现,用一步步的小变形,最终累积成所需的大变形。
板材成形技术 板材成形技术是一种将板材通过加工和处理，使其具有特定的形状和特性的技术。它在工业生产中被广泛应用，涉及到多个领域，如建筑、家具制造、汽车制造等。本文将对板材成形技术进行详细介绍。 板材成形技术的基本原理是将原始的板材通过加工和处理，使其改变形状和性质。这种技术可以通过多种方式实现，其中最常见的方法是热成形和冷成形。热成形是指在高温下对板材进行加工，使其柔软并易于塑性变形，然后通过冷却使其保持特定的形状。冷成形则是在常温下对板材进行加工，通过施加力量使其发生塑性变形，然后通过冷却使其保持特定的形状。 板材成形技术的具体过程包括多个步骤。首先是选择合适的板材材料，这通常取决于成形后的要求。然后是对板材进行预处理，包括清洁、去除杂质等工作，以保证成形过程的顺利进行。接下来是对板材进行加工和处理，这包括切割、弯曲、冲孔、焊接等工艺。最后是对成形后的板材进行表面处理，如喷涂、镀膜等，以提高其外观和性能。 板材成形技术的优点之一是可以实现高度的定制化。通过板材成形技术，可以根据具体需求定制不同形状、尺寸和性能的板材。这使得板材成形技术在各个行业中得到广泛应用。例如，在建筑领域，板材成形技术可以用于制造各种形状的墙板、天花板和地板，以满
足不同建筑结构的需求。在家具制造领域，板材成形技术可以用于制造各种形状和风格的家具，以满足消费者的个性化需求。 板材成形技术还可以提高材料的利用率和生产效率。传统的板材加工方式往往需要大量的切割和拼接，而板材成形技术可以通过一次成形实现所需形状，减少了材料的浪费和生产过程中的工时。同时，板材成形技术还可以实现大规模的批量生产，提高了生产效率和产品的一致性。 然而，板材成形技术也存在一些挑战和限制。首先是对设备和工艺的要求较高。板材成形需要使用专门的设备和工艺，这需要投入较高的成本，并且对技术人员的要求也较高。其次，板材成形可能会引起材料的变形和缺陷。在成形过程中，材料可能会发生变形、开裂等问题，需要采取相应的措施进行修复和调整。此外，板材成形技术对材料的选择和处理也提出了一定的要求，不同的材料可能需要不同的成形工艺和参数。 板材成形技术是一种将板材通过加工和处理，使其具有特定形状和特性的技术。它在工业生产中具有广泛的应用前景，可以满足不同行业和领域对板材的需求。随着科技的不断进步和技术的不断创新，相信板材成形技术将会得到进一步的发展和应用。
板料成形技术的原理 板料成形技术是一种将金属或非金属板料通过应用力、热量或化学反应等方式，使其发生形状改变的加工方法。它是金属成型技术的重要分支之一，广泛应用于汽车、航空航天、电子通信、建筑等领域。 板料成形技术的原理可以归纳为以下几个方面： 1. 弹性变形原理 弹性变形原理是指在加载作用下，板料发生弹性变形而不会发生永久性变形或断裂。在板料成形过程中，利用材料自身的弹性回复性能，通过施加外力使其发生形状改变。这种原理适用于一些薄板的成形，如冲压、弯曲等工艺。 2. 塑性变形原理 塑性变形原理是指在加载作用下，板料发生永久性变形而不恢复到原来的形状。在板料成形过程中，通过施加足够大的应力使板料发生塑性变形，以获得所需的形状。这种原理适用于深冲、拉伸、压缩等工艺。塑性变形原理的关键在于控制加载过程中的应力和变形，以避免板料过度塑性变形而引起断裂。 3. 热变形原理 热变形原理是指通过加热板料使其塑性增加，然后再施加力量使其发生塑性变形。板料的塑性与温度密切相关，一般情况下，热变形温度要低于材料的熔点，以避免熔化。热变形可以改变材料的结构和性能，扩大塑性变形范围，提高板料的成
形性能。热变形原理适用于复杂形状的成形，如热深拉、热冲压等工艺。 4. 化学反应原理 化学反应原理是指通过在板料表面产生化学反应，改变板料的表面性质从而达到成形的目的。常用的化学反应方法有电镀、化学腐蚀等。通过这些方法，可以在板料表面形成一层新的物质，改变其摩擦、润滑、耐蚀性等性能，以便进行成形。 总之，板料成形技术的原理主要包括弹性变形、塑性变形、热变形和化学反应。不同的板料成形工艺根据材料的特性和形状要求，选择适合的原理和方法进行成形。通过合理控制成形参数和工艺流程，可以实现对板料的精确成形，满足不同工业领域对于各种复杂形状的需求。
金属塑性成形原理 1：试述塑性成型的一般分类。1按成形特点分;块料和板料成形。其中块料成形分为一次加工和2次加工。一次加工包括轧制、挤压、拉拔等加工方法。二次加工包括自由锻、模锻等加工方法。2按成形时工件的温度分为热成形，冷成形，温成形。 2：在冷态下塑性变形的主要形式是什么？为什么？1在冷态条件下，多晶体的塑性变形是晶内变形，而晶内变形的主要方式是滑移。2这是因为晶界存在各种缺陷，能量较高，在外力作用下不易变形，在冷态下条件下，晶界强度高于晶内，其变形比晶内困难，还由于晶粒在生成过程中，各晶粒相互接触，形成犬牙交错状态，造成对晶界滑移机械的阻碍作用，如果晶界变形，容易引起晶界结构的破坏，和裂纹产生，因此晶间变形只能很小。 3：多晶体金属塑性变形的特点是什么？1各晶粒变形的不同时性，2，各晶粒变形具有相互协调性。3晶粒与晶粒之间，晶粒内部与晶界附近区域之间的变形具有不均匀性。 4：细晶对变形抗力的影响？1，滑移是由一个晶粒转移到另一个晶粒，主要取决于晶粒、晶界附近位错塞积群产生的产力场是否能够激发相晶粒中的位错源开动起来，以进行协调性的次滑移，而位错塞积群应力场的强弱与塞积位错数目n有关，n越大，应力场就越大，位错源开动的时间就越长，位错数也就越大，因此，粗晶金属的变形比较容易，而细晶粒则需要更大的外力作用才能使相邻晶粒发生塑性变形，即晶粒越细小，金属的变形抗力越大。 5：细晶对金属塑性的影响？1，在一定的体积内，细晶粒的数目多于粗晶粒的数目，因而塑性变形是位向有利的晶粒也较多，变形能均匀地分散到各个晶粒上。2从每个晶粒的应变分布来看，细晶粒时，晶界的影响区域相对加大，使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异性减小，细晶粒金属的变形不均匀性也较小，因此引起的应力集中必然减小，内应力较均匀，因而金属断裂前可以承受塑性变形量更大。 6：冷塑性变形对金属组织的影响？1，晶粒形状的变化，金属经冷变形加工后，晶粒形状变化趋势与金属宏观变形一致，2，晶粒内部产生亚结构，3晶粒位向改变，产生变形织构。 7：简述静态回复过程中金属组织的变化？点缺陷减小，位错密度有所下降，但位错分布形态经过重新调整和组合而处于低能态，位错会变薄，网络更清晰，亚晶增大，但晶粒形状没有变化。 8：再结晶过程中金属塑性的变化？ 答:再结晶是一个显微组织彻底重组的过程，因而性能也发生了根本性的变化，表现为金属的强度、硬度明显下降，塑韧性显著提高，加工硬化和内应力完全消除，物理性能也得到恢复，金属大体上恢复到冷变形前的状态。 9：为什么温度越高晶粒越细小和应变速率越低，扩散所引起的作用力越大？1，温度越高，原子的动能和扩散能力越大，晶粒越细小，则意味着有越多的晶界和原子扩散的路程越短，应变速率越低，表明有更充分的时间进行扩散，温度越高晶粒越细小和应变速率越低，扩散
板料冲压成形工艺课件 引言 板料冲压成形工艺是一种常用于工业生产中的成形方法，通过对金属板材进行冲击、压制、拉伸等方法，将板材加工成所需的形状和尺寸。本课件将介绍板料冲压成形工艺的基本原理、工艺流程和相关设备等内容。 一、基本原理 板料冲压成形工艺基于金属板材的塑性变形特性，通过外力的作用，使板材在模具的作用下发生塑性变形。其基本原理可以简述为：1 1.应用外力：通过机械力或液压力等作用于金属板材上，使其变形。 2.模具的应用：通过合适的模具，使板材在其作用下发生塑性变形，得 到所需的形状。 3.板材的弹性回复：在施加外力后，板材会发生弹性回复，形成最终的 成形件。 二、工艺流程 板料冲压成形工艺通常包括以下几个主要的工艺步骤：2 1.板材切割：将原材料的金属板材按照所需的尺寸进行切割。 2.冲孔和开槽：根据产品的要求，在板材上冲孔或开槽，以便后续的成 形。 3.弯曲和拉伸：通过模具的作用，使板材发生弯曲或拉伸变形，得到所 需的形状。 4.敲凸和冲切：对成形件进行敲凸或冲切，去除多余的材料，得到最终 的成形件。 5.表面处理：对成形件进行表面处理，如打磨、喷漆等，提高其外观质 量。 三、常用设备 在板料冲压成形工艺中，常用的设备有：3 1张伟、陈静. 金属板材冲压成形的原理与方法[J]. 机械工程, 2010, 10. 2曾志伟、刘洪聪. 机械冲压工艺基础[M]. 机械工业出版社, 2017.
1.冲床：用于施加冲击力和压力，将金属板材塑性变形。 2.模具：用于加工金属板材的工具，决定成形件的形状和尺寸。 3.剪切机：用于板材的切割，将金属板材按照所需尺寸进行切割。 4.折弯机：用于将金属板材进行弯曲，得到所需的形状。 5.敲料机：用于敲凸和冲切，去除多余的材料。 四、注意事项 在进行板料冲压成形工艺时，需要注意以下几个事项：4 1.板材的选择：选择合适的板材材料和厚度，以满足产品的要求。 2.模具的设计：合理设计模具，确保成形件的质量和尺寸准确。 3.工艺参数的控制：控制冲床的冲击力、压力等工艺参数，以达到最佳 的成形效果。 4.安全操作：在使用设备时，要注意操作安全，避免事故发生。 五、总结 本课件简要介绍了板料冲压成形工艺的基本原理、工艺流程、常用设备和注意事项。板料冲压成形工艺在工业生产中具有重要的应用价值，能够高效地加工金属板材，满足多样化的产品需求。通过合理设计工艺流程和控制工艺参数，可以得到高质量的成形件。 参考文献： 3李新、贺锋. 冲床与模具设计[M]. 机械工业出版社, 2018. 4马明达、宋如亮. 机械冲压工艺学[M]. 中国机械工业出版社, 2019.
材料成型技术基础知识点总结第一章铸造 1.铸造：将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷却后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型：溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力：液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素：金属液本身的流动能力（合金流动性） 浇注条件：浇注温度、充型压力 铸型条件：铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力，是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素： （1）合金种类：与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 （2）化学成份：纯金属和共晶成分的合金流动性最好； （3）杂质与含气量：杂质增加粘度，流动性下降；含气量少，流动性好。 6.金属的凝固方式： ①逐层凝固方式
②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩：液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段：液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩，通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件发生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要缘故原由。 9.影响收缩的因素 （１）化学身分：碳素钢随含碳量增长，凝固收缩增长，而固态收缩略减。 （２）浇注温度：浇注温度愈高，过热度愈大，合金的液态收缩增长。 （３）铸件结构：铸型中的铸件冷却时，因外形和尺寸不同，各部分的冷却速率不同，结果对铸件收缩发生阻碍。 （4）铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力
板料成形CAE技术及应用 第一章：概述 板料成形CAE技术是现代制造业中的重要组成部分。CAE技术是计算机辅助工程技术的简称，可以通过模拟传统的试验方法来预测和优化产品设计的性能，从而提高制造效率。板料成形是一种常见的加工方法，板料成形CAE技术的应用对于提高产品的质量、降低生产成本具有非常重要的意义。 第二章：板料成形CAE技术的基础理论 板料成形CAE技术的基础理论主要包括有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）两个方面。其中，有限元分析（FEA）是一种计算方法，它利用计算机对物体进行分割，将其分成小块，从而计算出每个小块的应变和应力，然后再将所有的小块加起来得到整个物体的应力分布。对于板料成形的分析，需要将板料进行分割，并对每个小块进行单独的分析，然后再分析整个工件的形状和应力分布情况。此外，计算流体力学（CFD）是一种计算流体行为的方法，利用数学模型模拟出流体运动的过程，在板料成型技术中，主要用于预测流体的流动情况。 第三章：板料成形CAE技术的应用
1. 模拟板料成形过程 板料成形CAE技术可以模拟板料的成形过程，包括板料弯曲、深冲和拉伸等工艺。通过模拟模具的运动和板料的变形，可以预 测板料成形过程中的应力分布、变形和应变等物理量，进而确定 合适的加工参数和模具形状，从而达到优化加工效果的目的。 2. 优化模具设计 板料成形CAE技术可以预测模具中的应力分布以及板料成形 后的形状，可以优化模具的设计，提高模具的使用寿命和板料成 形的质量。 3. 优化板料成形过程中的加工参数 板料成形CAE技术可以根据模拟出的加工过程来优化板料成 形过程中的加工参数，如板料的温度、压力、速度等，以达到最 佳的加工效果，并提高板料成形的质量和效率。 第四章：发展趋势 随着计算机技术和数值模拟技术的发展，板料成形CAE技术 将会迎来新的发展机遇和挑战。未来，板料成形CAE技术将不断 提高计算精度和效率，同时也将不断拓展其应用范围。例如，在
板料回弹机理及控制 摘要：回弹是板料冲压成形中普遍存在的现象，回弹的存在直接影响到冲压 件的形状尺寸精度，产生后续的质量、装配问题。因此，回弹问题不但是工业生 产中需解决的一个实际问题，也是学术界长期关注的热点。 关键词：板料回弹；机理；控制 回弹是板料加工中最常见的废次品形式之一，也是弯曲工艺中的技术难点之一。同时，它也是板料冲压成形过程中的主要缺陷之一，严重影响了质件的尺寸 精度和外观的质量，是实际工艺中很难掌握的一个缺陷。 一、板料回弹现象 回弹是卸载过程产生的反向弹性变形，是板料冲压成形过程中存在的一种普 遍现象。在弯曲和托深过程中，回弹现象尤为严重，对零件的尺寸精度、生产效 率和经济效益产生极大的影响。 二、板料回弹机理 板料在外加弯曲力矩的作用下，首先发生弹性弯曲变形，在弹性弯曲阶段， 对弯曲半径很大，板料内弯曲半径与凸模圆角半径不相重合，板料变形很小。在 弯曲变形区内，板料弯曲内侧(靠近凸模一边)的材料受到压缩而缩短，应力状态 是单向受压。板料弯曲外侧(靠近凹模的一边)受拉而伸长，应力状态是单向受拉。弯曲内、外表面到中心，其缩短与伸长的程度逐渐变小，在缩短与伸长的两个变 形区之间，有一纤维层长度始终不变即应变为零，称为应变中性层。同样，在拉 应力向压应力过渡之间，存在一个切向应力为零的应力层，称为应力中性层。在 一般情况下可认为两个不同性质的中性层重合在一起，简称为中性层。 随着弯矩的增加，板料弯曲变形增大，板料内外表层金属先达到屈服极限， 板料开始由弹性变形阶段转入弹塑性变形阶段，其应力分布随着弯矩的不断增加，塑性变形区由表层向内扩展，板料中间的弹性变形区逐渐变小，最后整个断面进
激光喷丸成形金属板料的研究 激光喷丸成形是一种新型的成形技术，是一种利用激光照射和金属粒子的反射和散射来形成金属结构的成形技术。激光喷丸成形技术可以实现精密的制造，尤其是用于制作高精密空气动力学成形的金属板料。然而，激光喷丸成形技术还不能很好地实现金属板料的成形。本文将重点介绍激光喷丸成形金属板料的研究。 一、激光喷丸成形金属板料的基本原理 激光喷丸成形是一种利用激光照射和金属粒子的反射和散射来 形成金属结构的成形技术。激光聚焦到金属表面，形成的空气激光脉冲将金属粒子反射和散射到金属板料的表面上，金属粒子与表面熔合，形成金属板料的几何结构。 二、激光喷丸成形金属板料的实验研究 （1）材料准备 首先要准备合适的金属板料，接着将其放置到激光喷丸成形机上，然后根据需要确定激光功率、激光聚焦处的位置和激光曝光时间等参数。 （2）实施实验 在实施实验时，首先要调整激光功率、激光聚焦处的位置和激光曝光时间等参数，然后使用激光装备将激光照射到金属板料的表面，形成熔化的金属粒子，并根据实验需要改变激光焦点位置。最后，将获得的金属板料进行光学和金相分析。 （3）实验结果分析
在实验中，金属板料的表面形貌较草率，金属粒子分布不均匀，金属粒子的熔合程度也不高。光学显微镜检测的结果显示，金属板料的表面粗糙度非常大，金属粒子的熔合程度也不够高。金相分析显示，两种金属之间的界面极不均匀，界面的熔合程度也很低，有的界面存在空洞和裂纹等缺陷。 结论 由实验结果可知，激光喷丸成形金属板料是一个较为复杂的过程，由于金属粒子的反射和散射作用，很难获得较高的金属板料精度。因此，提高激光喷丸成形金属板料的精度仍有待更深入的研究，以满足工业微结构实验室成形需求。
板料冲压件螺纹底孔冲压成形技术 摘要：在板料冲压件上，按其料厚不同分别采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，成形螺纹底孔。本文论述了上述螺纹冲压成形工艺、冲模结构及其设计与制造技术。 主题词：冲件螺纹底孔冲小孔变薄翻边冷冲挤成形技术 螺纹联接结构，尤其紧螺纹联接结构，是各种机电与家电产品中零部件最主要的联接结构型式。薄板冲压件进行紧螺纹联接，需要有大于料厚的联接螺纹长度，以确保其联接可靠性，增强其负载能力，才能达到使薄板冲件联接牢靠、重量小的目的，从而使其成为结实、轻巧、紧凑的理想结构零件。 在仪器仪表、电子电器、各类家电、家用器具、玩具等产品的板料冲压件上，经常采用M2-M10的小螺纹紧联接结构。为提高效率并满足大量生产的需求，采用精冲小孔、变薄翻边、冷冲挤等工艺方法，冲压成形这些小螺纹底孔，不仅能以冲压制孔取代钻孔而大幅度提高生产效率，同时能获得尺寸精确、一致性好的底孔，并可使螺纹联接有足够的长度，从而确保其联接可靠性及设计要求的承载能力。所以，用冲压成形技术加工小螺纹底孔，具有优质高产的效果，也是一种成熟而值得推广的工艺技术。 1 螺纹底孔的计算 合适螺纹底孔的大小，不仅取决于螺纹直径，而且与其螺距有着密切的关系，通常可按下式计算： 当t L ≤1时，取：d Z =d-t L 当t L >1时，取：d Z =d-(1.04～1.06)t L (2)
式中 t -螺距，mm L d -螺纹底孔直径，mm z d-螺纹直径，mm 表1 螺纹底孔直径的合理值(mm)
2 冲制螺纹底孔的基本工艺方法 用冷冲压冲制板料冲压件上螺纹底孔的主要工艺方法有如下几种： (1)厚料冲小孔与精冲孔 当冲件厚t可以满足螺纹联接所需长度时，可用冲压制孔工艺解决。通常在这种情况下，多为厚料冲小孔，即冲制螺纹底孔的直径dz≤t或稍大于t，见表2。螺纹联接的最小有效长度取决于螺纹直径、螺距并与联接件的材料种类密切相关。 表2 厚板冲制小螺纹底孔参数(中碳钢冲件)
快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点： 1 快速成型介绍 RP技术简介 快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）; 英文：RAPID PROTOTYPIIN简称RP技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTURE简G RPMI 快速成型（RP技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的 快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不 同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机" I RP 技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法" 到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。
2、它具体是如何成形出来的呢？ 形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。 快速成型属于离散／堆积成型。它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。 快速成型的工艺过程具体如下： l )产品三维模型的构建。由于RP 系统是由三维CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件(如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等)直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。 2 )三维模型的近似处理。由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。由于 STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3 个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。STL 文件有二进制码和ASCll 码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比ASCII 码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII 码输出形式可以阅读和检