材料热加工工艺的现状以及发展
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当前，金属材料仍是应用范围最为广泛的机械工程材料，材料热加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等)是机械制造业重要的加工工序，也是材料与制造两大行业的交叉和接口技术。材料经热加工才能成为零件或毛坯，它不仅使材料获得一定的形状、尺寸，更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。由于热加工兼有成形和改性两个功能，因而与冷加工及系统的材料制备相比，其过程质量控制具有更大的难度。因此，对材料热加工过程进行工艺模拟进而优化工艺设计，具有更为迫切的需求。近二十多年来，材料热加工工艺模拟技术得到迅猛发展，成为该领域最为活跃的研究热点及技术前沿。0、引言0.1 使金属材料热加工由“技艺”走向“科学”，彻底改变热加工的落后面貌金属材料热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，难以直接观察。在这个过程中，材料经液态流动充型、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化而最后成为毛坯或构件。我们必须控制这个过程使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态，必须使缺陷减到最小或将它驱赶到危害最小的地方去。但这一切都不能直接观察到，间接测试也十分困难。长期以来，基础学科的理论知识难以定量指导材料加工过程，材料热加工工艺设计只能建立在“经验”基础上。近年来，随着试验技术及计算机技术的发展和材料成形理论的深化，材料成形过程工艺设计方法正在发生着质的改变。材料热加工工艺模拟技术就是在材料热加工理论指导下，通过数值模拟和物理模拟，在试验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计。它将使材料热加工沿此方向由“技艺”走向“科学”，并为实现虚拟制造迈出第一步，使机械制造业的技术水平产生质的飞跃。0.2 是预测并保证材料热加工过程质量的先进手段，特别对确保关键大件一次制造成功，具有重大的应用背景和效
益我国重大机电设备研制、生产的一个难点是大件制造；大件制造的关键又是热加工。我国在2015年以前，水电、火电、核电、冶金、矿山、石化等重大机电设备对关键大件制造均有迫切的需求。以三峡水电机组为例，单机容量达70万千瓦，五大部件(转轮、蜗壳、主轴、座环、顶盖)的重量和尺寸均居世界第一。其转轮直径达9.8米，重量达500吨，采用铸焊结构，制造难度很大。由于大件形大体重，品种多，批量小，生产周期长，造价高，迫切要求“一次制造成功”，一旦报废，在经济和时间上都损失惨重，无法挽回。由于传统的热加工工艺设计只能凭经验，采用试错法(Test and Error Method)，无法对材料内部宏观、微观结构的演化进行理想控制，因而发生多次大件报废的惨痛事故，投入使用的大件，也难以消除缩孔、缩松、夹杂、偏析、热裂、冷裂、混晶等缺陷，很多大件带伤运行。建立在工艺模拟、优化基础上的热加工工艺设计技术，可以将“隐患” 消灭在计算机拟实加工的反复比较中，从而确保关键大件一次制造成功。这已为国内外不少应用实例所证实。
0.3 是实现快速设计制造、虚拟设计制造、分布式设计制造的技术基础热加工是制造业的重要工序，制造业的发展及制造模式的变革离不开热加工的技术进步。美国国家科学基金会(NSF)用“知识/自动化的不同发展阶段对制造业的影响”的图表(见图1)形象地说明设计制造技术水平对知识及自动化的依赖关系[1]。从知识这一坐标看，人类经历了从技艺→手册指导→专家系统的过程，要达到更为完善的水平，必须进行过程/工艺模拟。因为只有通过模拟仿真，人们才能认识过程的本质，预测并优化过程的结果，并快速对瞬息万变的市场变化作出设计及工艺的改变；另外，只有通过过程模拟，才能使设计与制造联成一体。它是实现快速设计、制造，拟实设计、制造以及分布式设计、制造的知识(技术)基础。
0.4 本领域是多项学科的交叉，对应用高新技术改造传统学科进而开拓新兴工程技术学科
具有重大意义本研究领域涉及金属材料的铸造、锻压、焊接、热处理等热加工学科；物理化学、计算数学、图形学、材料成形理论、传热学、传质学、流体力学、固体力学、金属学、金属物理学等技术基础学科；计算机应用、测试技术、网络技术、新材料等高新技术学科。本项研究的学术价值在于：以现代计算机、测试技术为手段，架起技术基础学科与金属材料热加工的桥梁，使基础学科的理论能够直接定量地指导材料热加工过程，体现了基础学科、高新技术与材料热加工学科三者之间的相互交叉和有机结合。它使材料热加工学科由“技艺”真正成为一门“科学”，它将推动材料热加工理论、计算机图形学、计算机金相学、计算机体视学、计算传热学、计算流体力学、并行工程等新兴交叉学科的形成发展。1、材料热加工工艺模拟的研究历程及技术发展趋势材料热加工工艺模拟研究开始于铸造过程，这是因为铸件凝固过程温度场模拟计算相对简单。1962年，丹麦Forsund首次采用计算机及有限差分法进行铸件凝固过程的传热计算[2]，继丹麦人之后，美国在60年代中期在NSF资助下，开拓进行大型铸钢件温度场的数值模拟研究，进入70年代后，更多的国家(我国从70年代末期开始)加入到这个研究行列，并从铸造逐步扩展到锻层、焊接、热处理。在全世界形成了一个材料热加工工艺模拟的研究热潮。在最近十几年来召开的材料热加工各专业的国际会议上，该领域的研究论文数量居各类论文的首位；另外从1981年开始，每两年还专门召开一届铸造和焊接过程的计算机数值模拟国际会议，至今已举办了八届。近一、二十年来，材料热加工工艺模拟技术不断向广度、深度扩展，其发展历程及发展趋势有以下七个方面。
1.1 宏观→中观→微观材料热加工工艺模拟的研究工作已普遍由建立在温度场、速度场、变形场基础上的旨在预测形状、尺寸、轮廓的宏观尺度模拟(米量级)进入到以预测组织、结构、性能为目的的中观尺度模拟(毫米量级)及微观尺度模拟阶段，研究对象涉及结晶、
再结晶、重结晶、偏析、扩散、气体析出、相变等微观层次，甚至达到单个枝晶的尺度。
1.2 单一分散→耦合集成模拟功能已由单一的温度场、流场、应力/应变场、组织场模拟普遍进入到耦合集成阶段。包括：流场←→温度场；温度场←→应力/应变场；温度场←→组织场；应力/应变场←→组织场等之间的耦合，以真实模拟复杂的实际热加工过程。
1.3 共性、通用→专用、特性由于建立在温度场、流场、应力/应变场数值模拟基础上的常规热加工，特别是铸造、冲压、铸造工艺模拟技术的日益成熟及商业化软件的不断出现，研究工作已由共性通用问题转向难度更大的专用特性问题。主要有以下两个方向：(1) 解决特种热加工工艺模拟及工艺优化问题:为铸造专业中的压铸、低压铸造、金属型铸造、实型铸造、连续铸造、电渣熔铸等；锻压专业中的液压胀形、楔横轧、辊锻等；焊接专业中的电阻焊、激光焊等。(2) 解决热加工件的缺陷消除问题:应用模拟技术，已经成功地解决了大型铸钢件的缩孔、缩松，模锻件的折叠及冲压件的断裂、起皱问题，目前的研究热点集中在铸件的热裂、气孔、偏析；大型锻件的混晶；冲压件的回弹；焊接件的变形、冷裂、热裂；淬火中的变形等常见缺陷的预防和消除方法的研究。
1.4 重视提高数值模拟精度和速度的基础性研究数值模拟是热加工工艺模拟的重要方法，提高数值模拟的精度和速度是当前数值模拟的研究热点，为此非常重视在热加工基础理论、新的数理模型、新的算法、前后处理、精确的基础数据获得与积累等基础性研究，为此需要多个专业学科的研究人员通力合作才能有所突破。1.5 重视物理模拟及精确测试技术物理模拟揭示工艺过程本质，得到临界判据，检验、校核数值模拟结果的有力手段，越来越引起研究工作者的重视。有以下一些新的动向：(1) 应用高新技术，设计、开发新型物理模拟实验方法及装置。现举两例：①.美国衣阿华大学以乙二烃作为模拟物质(其结晶
过程与金属相似，且本身透明，易于观看)，通过四个CCD摄象机连续观察并记录其结晶过程，可以直接观看重力、对流等因素对结晶的影响，十分直观。②美国密西根大学吴贤铭制造中心研制的冲压件表面大应变量的激光测量系统：应用装在三坐标测量仪上的激光探头大视野扫描带变形网格的冲压件，经数据处理后，成为校核数值模拟结果的有效手段。(2) 正确、合理处理数值模拟与物理模拟(含实验验证)之间的关系①根据模拟对象，合理确定两者的应用比例：一般来讲：工件越大，设备越庞大，则数值模拟的作用及工作量比例越大。以美国净成形工程研究中心(NSW/ERC)的研究工作为例，数值模拟占工作量比例分别为：模锻：80%；管件液压成形：50%；切削30%。②扬长避短，发挥两者的不同特长
为此，要准确了解模拟软件的功能，对于软件力不能及的问题或由于简化而导致误差过大的部位，通过实验或物理模拟，进行修正；一旦确定了数值模拟的误差并加以修正后，应尽量发挥数值模拟的作用，以节省实验的花费。NSM/ERC在管件成形中，先采用实验确定单道次胀形机理并修正有限元数值模拟误差后，然后用有限元方法进行多道次工艺模拟，并完成预成形与最后胀形工序的协调。这种配合充分发挥了两者的长处。一般来讲，数值模拟均需用实验或物理模拟方法校核，当两者有差别时，应以实验为准。
(3) 高度重视基础数据的测试技术为了模拟材料的热加工过程，需要了解工件及模具(或铸型、介质、填充材料等)材料的热物性参数、高温力性参数、几何参数、本构参数、接触、摩擦、界面间隙、气体析出、结晶潜热等各种初始条件、边界条件的数据。没有这些数据，模型只是空架子；而这些数据的准确性对计算结果有很大的影响，为此，最近十分重视这些基础数据的获得。例如，为获得准确的摩擦边界数据，锻压工艺模拟的研究项目大多进行专门的摩擦实验来测量摩擦系数，并发现常用的库仑定律与实际情况有很大的差别。
材料的热物理及力性参数数值的一般获得途径是：通用材料主要靠查表；特殊材料由
用户提供；尚无法通用实验获得的高温数据用外推法。
1.6 在并行环境下，工艺模拟与生产系统其它技术环节实现集成，成为先进制造系统的重要组成部分起初，工艺模拟多是孤立进行的，其结果只用于优化工艺设计本身，且多用于单件小批量毛坯件生产。近年来，已逐步进入大量生产的先进制造系统中，实现以下三种不同方式的集成。(1) 与产品、模具CAD/CAE/CAM系统集成美国金属加工先进技术研究中心(NCEMT)在海军资助下，正在开展并行工程环境下的RP2D (Rational Product/process Design)技术。将铸造工艺模拟与产品、模具设计和加工结合起来。(2) 与零件加工制造系统集成：在零件加工制造系统中，工艺模拟作为重要的支撑技术，并朝着将模拟结果作为系统的过程闭环控制的参数这一方向努力。美国吴贤铭制造中心研究的“接近零余量的敏捷及精密冲压系统”及“智能电阻焊系统”；西北大学研究的“板料成形计算机集成控制系统”(其技术路线见图2)等都属于这种类型。(3)与零件的安全可靠性能实现集成：美国西北大学在航空重要复杂铸件的研究中，将模拟结果与铸件的性能，特别是安全可靠性联系起来，开发了铸件的安全临界设计系统(Safety critical casting design system)，用于指导铸件的损伤容限设计。
1.7 以商业软件为基础，改进提高研究与普及应用相结合(1)经多年研究开发，已经形成一批热加工工艺商业软件,主要有MAGMA、PROCAST、SIMULOR、SOLDIA、SOLSIAR、AFSSolidification System3D(铸造)、DEFORM、AUTOFORGE、SUPERFORGE (体积塑性成形)、DYNA3D、PAM-STAMP、ANSYS (板料塑性成形)、ABAQUS (焊接)等。(2)已在铸造、锻压行业生产中得到较广泛应用：如日本已有约10%铸造工厂采用此项技术；美国福特、通用汽车公司在开发新车型时，已将板材冲压过程的数值模拟作为一个重要技术环节；法国应用此技术对400吨重的核电转子锻件的锻造工艺进行了校核、优化，确保了
一次制造成功。(3)数值模拟已逐步成为新工艺研究开发的重要手段和方法。在工业发达国家(如美国)，应用商业软件进行数值模拟已成为与实验同样重要的实现技术创新，开发新工艺的基本研究手段。(4)选择合适的商业软件为软件平台，结合具体问题，进行改进提高研究，逐步成为多快好省的研究方法。具体方式有：①对现有软件的某些技术问题进行理论研究；
②为解决具体问题插入自编软件模块；
③应用理论分析补偿法、实验补偿法等，找出并消除商用软件的误差，使模拟结果更精确；
④与软件公司合作，增加软件功能，实现软件升级。
２、对我国开展热加工工艺模拟研究与应用的建议我国七十年代末，从铸造行业开始，开展了该领域的研究工作。十几年来，在机械部、国家科委、国家自然科学基金会的支持下，在本领域的研究工作先后全面展开，全国很多单位投入这项工作，已在全国形成了一个较大的研究热潮。研究工作基本紧跟国外技术前沿的步伐，已从宏观模拟进入微观组织模拟阶段，并已开展并行工程环境下的模拟集成工作。特别是1997年国内多家研究院所和大学联手建议的“金属材料热成形过程的动态模拟及组织性能质量的优化控制”获得国家科委
及机械部(基金会)的联合资助，入选国家攀登计划预选项目，为我国赶超世界先进水平提供了很好的条件。根据本文对该领域研究历程及技术发展趋势的分析，结合我国情况，提出以下发展建议：
2.1 加强模拟软件商品化工作通过多年研究，我国已形成一些准商品化软件，如F TSOLVER 4.0、SIMU-3D等。但与工业发达国家相比，存在有较大的差距，我们应采取
多种方式(自主开发、与国外软件公司合作开发、在已有商业软件中插入自主开发模块，实现软件升级等)加快模拟软件商品化工作，开发出有自主版权的商品化软件。特别要注意尽量应用国内外比较成熟的软件平台(特别是前后处理)，避免一切从零开始，做低水平的重复。
2.2 大力普及已经成熟的热加工工艺模拟技术要在工厂及研究单位(包括大学的研究小组)普及热加工工艺模拟技术，使之成为优化工艺设计、科研攻关、技术创新的重要手段。普及方式可以购买、使用商业软件，也可采用比较成熟的国内开发的单项技术或模块。
2.3 重视物理模拟及测试技术的配合使用，提高数值模拟的精度在重视工艺数理模型及算法研究的同时，要重视加强物理模拟及测试技术，使其在揭示过程本质、检验、校核数值模拟结果，提高模拟精度方面发挥重要的作用。
2.4 集中优势力量，瞄准有限目标，攀登世界先进水平。我国目前的研究工作，有一些已接近或达到世界先进水平。如：焊接凝固裂纹精确评价技术及开裂判据；焊接氢致裂纹精确评价技术及开裂判据；伴随有动态再结晶过程的金属热塑性本构关系；三维塑性成形晶粒度演化模拟及组织预测；板料成形模拟的半显示时间积分的有限元算法；金属材料准固相区热应力本构方程及模拟仿真；电渣熔铸工艺过程三维模拟及优化；球墨铸铁及镍基合金的微观组织模拟；固态相变条件下弹塑应力场应变分量的理论分析及模拟；并行工程环境下金属热成形模拟仿真。我们应瞄准上述有限目标，集中优势力量，刻苦攻关，争取作出较大的成绩，攀登世界科技前沿水平。
2.5 多渠道资助热加工工艺模拟技术研究除国家攀登计划资助基础性及前沿研究工
作，国家及部门级各类计划都应把过程/工艺模拟技术的研究、开发及应用作为资助重点，支持不同层次的工作。
一、名词解释： １、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。 ２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。 ２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度 ４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法 三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：
下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料：45钢 2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷 3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火 4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回 四、选择填空（20分） １．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 ２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi ３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性
汽车冲压模具行业现状及发展前景 模具行业概述 模具是对原材料进行加工，赋予原材料以完整构型和精确尺寸的加工工具，主要用于高效、大批量生产工业产品中的有关零部件。随着现代化工业的发展，模具的应用越来越广泛，在汽车、电子、仪器仪表、家电、航空航天、建材、电机和通讯器材等产品中，约60%-80%的零部件都要依靠模具加工成型，因此被称为“工业之母”。 模具是装备制造业的重要组成部分，其产业关联度高，是产业升级和技术进步的重要保障之一。据估计，模具可带动相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。 模具应用广泛，种类繁多，分类方法也很多。根据模具成型加工工艺性质进行分类，可以将模具主要分为冲压模具、塑料模具、铸造模具和锻造模具等类。 一、汽车冲压模具行业概况 在模具下游行业中，汽车制造业模具使用量较大，在美国、德国、日本等汽车制造业发达国家，汽车模具行业产值占模具全行业产值的40%以上，在我国有1/3左右的模具产品是为汽车制造业服务的。一般生产一款普通的轿车需要 1,000至1,500多套冲压模具，约占整车生产所需全部模具产值的40%左右。 汽车冲压模具是汽车生产的重要工艺装备，其设计和制造时间约占汽车开发周期的2/3，是汽车换型的主要制约因素之一。汽车冲压模具具有尺寸大、工作型面复杂、技术标准高等特点，属于技术密集型产品。过去汽车冲压模具普遍采用单工序模和复合模的结构设计，而随着技术进步和装备水平的提高，能够降低成本、提高生产效率的多工位模、级进模逐渐应用于汽车冲压模具的设计制造中，成为汽车冲压模具制造技术的发展方向。 二、全球汽车冲压模具市场容量 从2001年起全球模具行业一直处于稳步上升态势，平均增长率达到5%以上，至2012年，全球模具行业市场规模达到945亿美元。在美国、德国和日本等发
材料热加工工艺模拟现状及趋势 作者：房贵如 当前，金属材料仍是应用范围最为广泛的机械工程材料，材料热加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等)是机械制造业重要的加工工序，也是材料与制造两大行业的交叉和接口技术。材料经热加工才能成为零件或毛坯，它不仅使材料获得一定的形状、尺寸，更重要的是赋予材料最终的成份、组织与性能。由于热加工兼有成形和改性两个功能，因而与冷加工及系统的材料制备相比，其过程质量控制具有更大的难度。因此，对材料热加工过程进行工艺模拟进而优化工艺设计，具有更为迫切的需求。近二十多年来，材料热加工工艺模拟技术得到迅猛发展，成为该领域最为活跃的研究热点及技术前沿。 引言 1 使金属材料热加工由“技艺”走向“科学”，彻底改变热加工的落后面貌 金属材料热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，难以直接观察。在这个过程中，材料经液态流动充型、凝固结晶、固态流动变形、相变、再结晶和重结晶等多种微观组织变化及缺陷的产生与消失等一系列复杂的物理、化学、冶金变化而最后成为毛坯或构件。我们必须控制这个过程使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态，必须使缺陷减到最小或将它驱赶到危害最小的地方去。但这一切都不能直接观察到，间接测试也十分困难。 长期以来，基础学科的理论知识难以定量指导材料加工过程，材料热加工工艺设计只能建立在“经验”基础上。近年来，随着试验技术及计算机技术的发展和材料成形理论的深化，材料成形过程工艺设计方法正在发生着质的改变。材料热加工工艺模拟技术就是在材料热加工理论指导下，通过数值模拟和物理模拟，在试验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计。它将使材料热加工沿此方向由“技艺”走向“科学”，并为实现虚拟制造迈出第一步，使机械制造业的技术水平产生质的飞跃。 2 是预测并保证材料热加工过程质量的先进手段，特别对确保关键大件一次制造成功，具有重大的应用背景和效益 我国重大机电设备研制、生产的一个难点是大件制造；大件制造的关键又是热加工。我国在
冲压模具行业发展现状及技术趋势现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、 Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显着进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 未来冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术< 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快
国内外热加工工艺模拟技术的现状与发展趋势 国内外热加工工艺模拟技术的现状与发展趋势 一、技术概述 热加工工艺模拟及优化设计技术是应用模拟仿真、试验测试等手段，在拟实的环境下模拟材料加工工艺过程，显示材料在加工过程中形状、尺寸、内部组织及缺陷的演变情况，预测其组织性能质量，达到优化工艺设计目的的一门崭新技术。它的研究范围一般可分为： 1.热加工过程的数值模拟。通过建立能准确描述某一热加工工艺过程的数理模型及对数理方程的简化求解，动态显示该过程并预测其结果。分为宏观(mm-m 级)、微观(μm-mm级)、原子(nm-μm级)三个不同的模拟尺度。 2.热加工过程的物理模拟及专家系统。通过得到准确的临界判据，检验、校核数值模拟的结果；用于影响因素十分复杂的工艺过程，作为数值模拟的必要补充。 3.热加工过程的基础理论及缺陷形成原理。它是准确地建立过程数理模型，得到缺陷科学判据的研究基础。 二、现状及国内外发展趋势 1.国内外发展现状 材料热加工工艺模拟研究于1962年开始于铸造过程，进入70年代后，从铸造逐步扩展到锻压、焊接、热处理，在全世界形成了材料热加工工艺模拟的研究热潮。 经多年研究开发，针对常规铸造、冲压、热锻已经形成一批热加工工艺模拟商业软件；并已在铸造、锻压生产中得到一定应用，在注塑、焊接、热处理中的应用刚刚起步；同时数值模拟已逐步成为新工艺研究开发的重要手段和方法。 2.发展趋势展望 近年来，热加工工艺模拟不断向广度、深度拓展，其技术发展趋势是： (1)宏观-中观-微观
已普遍由建立在温度场、速度场、变形场基础上的旨在预测形状、尺寸，轮廓的宏观尺度模拟(mm-m级)进入到以预测组织、结构、性能为目的的中观尺度模拟(毫米量级)及微观尺度模拟(微米量级)阶段。 (2)单-分散-耦合集成 模拟功能已由单一的物理场模拟普遍进入到多种物理场相互耦合集成的阶段，以真实模拟复杂的热加工过程。 (3)共性、通用-专用、特性 由于普通铸造、冲压、锻造工艺模拟的日益成熟及商业软件的出现，研究工作的重点和前沿已由共性通用问题转向难度更大的专用特性问题。主要方向一是解决特种热加工工艺(如压铸、金属型铸造、楔横轧等)模拟及工艺优化问题；二是解决加工件的缺陷(混晶、回弹、热裂、冷裂、变形等)消除问题。 (4)重视提高数值模拟精度和速度的基础性研究 主要有：热加工基础理论、缺陷形成机理及判据、新的数理模型、新的算法、前后处理等基础性研究及物理模拟与精确测试技术等。 (5)重视集成技术，使工艺模拟成为先进制造系统的重要组成部分。 包括：在并行环境下，与产品、模具CAD／CAE／CAM系统集成，与零件加工制造系统集成，与零件的安全可靠性能实现集成。 3.我国的优势及不足 我国于70年代末期开始研究铸造工艺模拟，以后逐步扩展至锻造、冲压、焊接、热处理及注塑等各专业，吸引了一大批优秀的科技人员投身该领域研究。在多年研究的基础上，国内多家研究院所及高校联合投标，于1997年“金属材料热成形过程的动态模拟及组织性能质量的优化控制”入选国家攀登B项目，为攀登国际前沿提供了很好的条件。我国在铸造微观组织模拟，大锻件混晶预测，焊接工艺性的物理模拟及精确测试等方面的研究居世界先进水平。但在模拟软件的商品化开发，研究工作的硬、软件环境等方面有较大的差距。 三、“十五”目标及主要研究内容 1.目标 针对金属材料铸造、锻压、焊接、热处理及非金属材料注塑等热加工过程，以材料热加工理论分析为基础，通过数值模拟和物理模拟研究，开发一系列商品化软件及实验技术，能对热加工过程的组织、性能、质量进行预测和优化控制，实现工艺优化设计，并在材料热加工基础理论及缺陷形成机理的某些方面有所发展和创新，并行工程环境下的虚拟制造成形的基础性研究取得进展。通过本项研究，使该研究领域全面赶上当代国际水平，在某些方面达到国际领先水平。
《热加工工艺》杂志稿件写作规范 1 格式及篇幅 稿件一律用Word格式编辑（五号宋体字），图、表、照片（分辨率300dpi，尺寸5×7cm）直接插入到正文中。一篇稿件一般不得超过6个版面（含文摘、图、表、照片和参考文献），约6000字。大小不超过5M。 2 题名 题名应简明、具体、确切，概括文章的要旨。中文题名一般不超过20个汉字。题名中应避免使用非公知公用的缩略语、字符、代号以及结构式和公式。英文题名要与中文题名相对应。 3 作者及其工作单位 中国作者姓名的汉语拼音采用如下写法：姓前名后，中间为空格。姓氏的全部字母均大写，复姓应连写。名字的首字母大写，双名中间加连字符；名字不缩写。如：HUANG Jing（黄晶），ZHANG Jun-ping（张均平），YUWEN Hua（宇文华） 外国作者的姓名也采用姓前名后的顺序，中间为空格。名可以缩写，不用缩写点；几个词的，中间用空格隔开。如： Smith J H, Biemans C 文章应标明主要作者的工作单位，包括二级单位、所在省市名及邮政编码，以便于联系和按地区、机构统计文章的分布；单位名称与省市名之间应以逗号“，”分隔，整个数据项用圆括号（）括起。例： （中国科学技术大学数学力学系，安徽合肥） （中国科学院力学研究所，北京） 英文文章和英文摘要中的作者工作单位如例： （Institute of Nuclear Energy Technology，Tsinghua University，Beijing ，China） （College of Mathematics and Software Science，Sichuan Normal University，Chengdu ，China）文章只列出主要责任者的署名。一篇文章的作者一般不超过4人；为表示其他人对该文付出的劳动，可在文后对其表示致谢。 多位作者的署名之间应用逗号“，”隔开，以便于计算机自动切分。不同工作单位的作者，应在姓名右上角加注不同的阿拉伯数字序号，并在其工作单位名称之前加与作者姓名序号相同的数字；各工作单位之间连排时以分号“；”隔开。例： 韩英铎1，王仲鸿1，林孔兴2
我国冲压模具现状及发展趋势分析 一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。 浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
工程材料及热处理 一、名词解释（20分）8个名词解释 1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。 2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。 3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。 4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。 5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相 6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。 7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。 铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。 奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或 F表示。 8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。这种现象称为钢的热脆。 冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零
件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。 氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。 9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。 10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。 11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。 12.正火：将钢加热到3c A或ccm A以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。 13.淬火：将钢加热到3c A或1c A以上的一定温度，保温后快速冷却，以获得马氏体组织的一种热处理工艺。 14.回火：将淬火钢加热到临界点1c A以下的某一温度，保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。（低温回火-回火马氏体；中温回火-回火托氏体；高温回火-回火索氏体） 15.回火脆性：淬火钢回火时，其冲击韧性并非随着回火温度的升高而单调地提高，在250-400℃和450-650℃两个温度区间内出现明显下降，这种脆化现象称为钢的回火脆性。
一章、力学性能 一、填空： 1.材料的硬度分为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度，其符号分别是HBW 、HR和 HV。 2.金属抗拉强度的符号是Rm ，塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率。 3.大小、方向或大小和方向都随时发生周期性变化的载荷称为交变载荷。（考证真题） 二、选择： 1.500HBW5/750表示直径为 5 mm的硬质合金压头、在750 Kgf 载荷作用下、保持1~15 S测的硬度值为 500。（考证真题） 2.拉伸试验可测定材料的AC。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.韧性 3.下列力学性能中，C适于成品零件的检验，可不破坏试样。 A. b σ B.A k C.HRC 4.疲劳实验时，试样承受的载荷为 B 。（考证真题） A.静载荷 B.交变载荷 C.冲击载荷 D.动载荷 5.常用塑性的判断依据是 A 。（考证真题） A.断后伸长率和断面收缩率 B.塑性和韧性 C.断面收缩率和塑性 D.断后伸长率和塑性 6.适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属硬度的方法是C。（考证真题） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以 7.不适于成品与表面薄片层硬度测量的方法是A。（考证真题） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都不宜 8.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试B。（考证真题） A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上都可以 9.表示金属抗拉强度的符号是C。 A.R eL B.R s C.R m D. 1- σ
10.金属在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力称为C。 A.塑性 B.硬度 C.强度 D.弹性 三、判断 1.塑性变形能随载荷的去除而消失。（错） 2.所有金属在拉伸实验时都会出现屈服现象。（错） 3.一般情况下，硬度高的材料耐磨性好。（对） 4.硬度测试时，压痕越大（深）,材料硬度越高。（错） 5.材料在受力时，抵抗弹性变形的能力成为刚度。（对） 四、计算 某厂购入一批40钢，按标准规定其力学性能指标为：R eL ≥340MPa，Rm≥540MPa，A ≥19%，Z≥45%。验收时取样制成d 0=10mm L =100mm的短试样进行拉伸试验，测得 F eL =31.4KN，Fm=41.7KN，L 1 =62mm，d 1 =7.3mm。请判断这批钢材是否合格。 屈服强度R eL =4F eL /πd 2 抗拉强度Rm=4Fm/πd 2 断后伸长率A=（L ―L 1 ）/L 断面收缩率Z=(S ―S 1 )/S =(d 2-d 1 2)/d 2 二章、金属的晶体结构与结晶 一、解释 晶体：晶格：晶胞： 二、填空、选择、 1.金属常见的晶格有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格三种类型。 2.晶体的内部晶格位相完全一致的晶体称为单晶体。外形成多面体的小晶体称为 晶粒；晶粒与晶粒间的界面称为晶界；由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。 3.实际属的金晶体缺陷有点缺陷、线缺陷与面缺陷三类。（考证真题） 4.单位体积中包含位错线的总长度称为位错密度。（考证真题） 5.金属结晶过程是一个晶核形成和长大的过程。 6.金属晶粒越细，其力学性能越好。 7.常温下晶粒尺寸越大，金属的变形抗力越差。（考证真题） 8.细化晶粒的办法有提高过冷度、调质处理、附加振动三种。
冲压模具技术的现状和发展趋势 104174243 张亚庆 现状： 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。 浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。
班级（学生填写） ： 姓名： 学号： 命题： 审题： 审批： ----------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------------- （答题不能超出密封线）
班级（学生填写）： 姓名： 学号： ------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ------------------------------------------------ （答题不能超出密封线） 9. 碳钢的塑性和强度都随着含碳量的增加而降低。 ( ) 10. 感应加热表面淬火一般只改变钢件表面层的组织，而不改变心部组织。( ) 三、选择题：(每题1分，共10分) 1. 钢中加入除Co 之外的其它合金元素一般均能使其C 曲线右移，从而（ ） A 、增大VK B 、增加淬透性 C 、减小其淬透性 D 、增大其淬硬性 2. 高碳钢淬火后回火时，随回火温度升高其（ ） A 、强度硬度下降，塑性韧性提高 B 、强度硬度提高，塑性韧性下降 C 、强度韧性提高，塑性韧性下降 D 、强度韧性下降，塑性硬度提高 3. 常见的齿轮材料20CrMnTi 的最终热处理工艺应该是（ ） A 、调质 B 、淬火+低温回火 C 、渗碳 D 、渗碳后淬火+低温回火 4. 某工件采用单相黄铜制造，其强化工艺应该是（ ） A 、时效强化 B 、固溶强化 C 、形变强化 D 、热处理强化 5. 下列钢经完全退火后，哪种钢可能会析出网状渗碳体（ ） A 、Q235 B 、45 C 、60Si2Mn D 、T12 6. 下列合金中，哪种合金被称为巴氏合金（ ） A 、铝基轴承合金 B 、铅基轴承合金 C 、铜基轴承合金 D 、锌基轴承合金 7. 下列钢经淬火后硬度最低的是（ ） A 、Q235 B 、40Cr C 、GCr15 D 、45钢 8. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是（ ） A 、消除残余奥氏体，使碳化物入基体 B 、消除残余奥氏体，使碳化物先分析出 C 、使马氏体分解，提高其韧性 D 、消除应力，减少工件变形 9. 过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时，可用下列哪种工艺消除（ ） A 、完全退火 B 、等温退火 C 、球化退火 D 、正火 10. 钢的淬透性主要决定于其（ ）
机械工程材料与热加工工艺 -⑴ 第一章金属材料的力学性能 1.什么是应力？什么是应变？ 2.缩颈现象在力一拉伸图上哪一点？如果没有出现缩颈现象，是否表示该试样 没发生塑性变形？ 3.将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 4.布氏和洛氏硬度各有什么优缺点？下列情况采用哪种硬度法来检查其硬度： 库存钢材，硬质合金刀头，锻件，台虎钳钳口。 5.下列符号所代表的力学性能指标的名称和含义是什么： E, 6,6,6.2,二」，、,'一，:k,HRC, HBS,HBW ,HV . 洛氏硬度的测试规范 标尺压头 总载荷 / N 适用测 试材料 有效值 HRA 1200金刚石 圆锥体 600 硬质合 金，表面 淬火钢 70-85
HRB?1.588mm 淬火 钢球1000 退火钢， 非铁合金25-100 HRC 120°金刚石 圆锥体 1500 般淬 火钢件 20-67第二章金属及合金的结构与结晶 1.名词解释：金属键，晶体，晶格，配位数，致密度，单晶体，多晶体，晶体 缺陷，相，固溶体，金属化合物，相图。 2.简述金属的结晶过程。 3.金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响。 4.典型金属铸锭组织有哪几部分组成？影响金属铸锭组织的因素有哪些？
第三章铁碳合金相图 1.什么是同素异构转变？室温和110C°C时纯铁晶格有什么不同? 填表： 3■试绘简化的铁碳合金状态图中钢的部分，标出各特性点的符号，填写各区相和组织名称。 4.分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织。 5.含碳量对碳钢组织与性能有哪些影响？ 第四章钢的热处理 1.什么叫热处理？常用热处理的方法大致分为哪几类？ 2.简述钢在加热时奥氏体的形成过程，影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些？ 3.简述过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能？影响过冷奥氏体转变的因素 有哪些？ 4.在连续冷却转变中如何应用过冷奥氏体等温转变？ 5.什么叫退火？什么叫正火？两者的特点和用途有什么不同？ 6.亚共析钢的淬火为何是A c「(30 -50 C) ?过高或过低有什么弊端? 7.什么叫钢的淬透性和淬硬性？影响钢的淬透性的因素有哪些？ &碳钢在油中淬火的后果如何？为什么合金钢可以在油中淬火？ 9.钢在淬火后为什么要回火？三种类型回火的用途有什么不同？汽车发动机
外文翻译---冷冲压模具发展现状
附录A 冷冲压模具发展现状 模具是高新技术产业的一个组成部分，是工业生产的重要基础装备．用模具生产的产品，其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用．是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点，这是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。对任何国家来说，制造产业是综合国力及技术水平的体现．而模具行业的发展是制造产业的基础和关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。 一、冷冲模具工业历史悠久 冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能，到了战国时代(公元前403一前221年)已经能炼剑淬火。我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平，令人叹为观止。 近代，从上个世纪20年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中的“刀口模子”专门用于落料、冲孔，“坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产力较为低下，技术水平不够．当时各厂使用的冲压设备功率都不大，甚至大多还是手扳脚踏。模具加工业以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到20世纪40年代初，出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后．增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备，冷冲模具的精度得以提高。六七十年代，随着产品生产大量使
热加工工艺学习心得 在培训过程中进行了热加工工艺的学习，内容主要包含铸造、锻压、焊接以及金属材料的前沿知识知识。 铸造是历史最悠久的制造工艺。通过铸造，可以得到内腔和外形很复杂的毛坯，可以针对各种合金进行铸造，并且铸造件的尺寸大小可以在一个很大的范围内波动。但是同时，铸造也存在一些缺点，比如组织疏松，晶粒粗大，力学性能较差和难以精确控制等。尽管如此，随着铸造技术的发展，特种铸造工艺的诞生，铸造的精确度已经可以提高到ct4，表面粗糙度最小可以提高到0.8um。各种材料的铸造性能有很大的差距，这主要由金属的液态成形特征决定。 锻压是对金属坯料施加外力，使之产生塑性变形，以改变其形状、尺寸，并改善其内部组织性能，从而获得所需毛坯或零件的加工方法。锻压包含锻造和冲压两种。锻压不同于铸造的主要是金属的加工形态，通常锻压的毛坯是由铸造所得到的。锻压件的组织致密，力学性能明显好于相同化学成分的铸件。锻造的过程主要是金属晶粒的变形，金属晶粒变形的特性和锻造流线的连贯性决定了所锻造出来的锻件的质量。锻造分为自由锻和模锻，模锻的精度要高于自由锻。自由锻投资费用低，但是只适用于单件及小批量生产。模锻是整体成形，易于实现机械化和自动化，它只适用于中、小型锻件的成批或大批量生产，并且需要专门的模锻设备，投资较高。冲压主要是正对金属板料的加工，低碳钢、奥氏体不锈钢以及铜、铝等有色金属通常用于冲压板料。对于板料的冲压通常有冲裁、弯曲、拉深、胀形等。除此以外，锻压还包括精密模锻、挤压成形、轧制成形以及精密冲裁等。
焊接通常需要加热或加压，使工件的原子互相结合。由于机械制造基础学习的是关于金属的知识，因此没有涉及到高分子材料的焊接。焊接是一种不可替代的制造方法，几乎所有工业部门都需要焊接。焊接方法可分为熔焊、压焊和钎焊三种，主要用于制造金属结构、机器零件和工具等。焊接省料省工并可以简化工艺，所得焊件质量轻而性能好。但是焊接是不可拆卸连接，而且焊缝会存在力学与结构上的缺陷，因此焊接质量存在一定问题。常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧焊、等离子弧焊、电阻焊、摩擦焊和钎焊等。焊条电弧焊是手工焊接的主要方式，主要适用于单件小批生产；埋弧自动焊主要用于成批生产的平焊和平角焊；气体保护焊得到的焊件质量较好，并且能对金属起到保护作用；等离子弧焊广泛用于航空航天等军工和尖端工业技术上。不同的材料具有不同的焊接性，通常按照碳当量来计算和判断。 金属及其合金可分为黑色金属和有色金属两大类，金属材料的力学性能包括强度、塑性、硬度、人性和疲劳强度等。金属所具有的性能特性决定了金属的加工方法以及所使用的场合。除此以外，这一章还介绍了金属的晶体结构的知识，主要类型有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种，通常一种金属在固态下存在一种晶格形式，有些金属在固态下存在两种或两种以上的晶格形式。在金属里，最重要的是铁碳合金，铁碳相图则是这一章的核心内容。铁碳合金随着温度的变化会有不同的结合方式，从而产生不同的形态。随着碳含量的不同以及温度的不同，铁碳合金会成为不同的材料，具有不同的特性。对于钢来说，热处理包括普通热处理、表面热处理和其他热处理。通过热处理以后钢材的力学性质会得到很好的改善，这主要是因为热处理使得钢材的晶体结构发生了变化。
我国冲压模具的现状与发展根据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。 一、冲压模具市场情况 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下： 据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。 根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高
于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 二、冲压模具水平状况 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≦1.5μm的精冲模，大尺寸（Φ≧300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1. 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并
工程材料及机械制造基础复习（Ⅱ） ——热加工工艺基础 铸造 1．1 铸造工艺基础 (1)液态金属的充型能力 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，称为液态金属充填铸型的能力。 充型能力好，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件，有利于排气和排渣，有利于补缩。 充型能力不好，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、渣孔等缺陷。 影响液态金属充型能力的因素是： 1)合金的流动性 液态金属的充型能力主要取决于合金的流动性，即合金本身的流动能力。流动性的好坏用螺旋线长度来表示。螺旋线长度越长，流动性越好；反之，则流动性越差。 共晶成分的合金流动性最好，离共晶成分越远，流动性越差。 2)浇注条件 ①浇注温度：浇注温度越高，则充型能力越好。因为浇注温度高，金属液的黏度低，同时，因金属液含热量多，能保持液态的时间长，由于过热的金属液传给铸型的热量多，在结晶温度区间的降温速度缓慢。但在实际生产中，常用“高温出炉，低温浇注”的原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸气增多，氧化也严重，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔等缺陷。 ②充型压头。 ③浇注系统的结构。 3)铸型填充条件：包括铸型材料、铸型温度和铸型中的气体等。 (2)合金的收缩 1)基本概念 铸件在冷却、凝固过程中，其体积和尺寸减少的现象叫做收缩。铸造合金从浇注温度冷到室温的收缩过程包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个互相联系的阶段。 总收缩；液态收缩+凝固收缩+固态收缩 ∨↓ 体积变化尺寸变化 ↓↓ 产生缩孔、缩松的基本原因产生应力、变形、裂纹的基本原因 影响收缩的因素是： ①化学成分：凡是促进石墨化的元素增加，收缩减少，否则收缩率增大。 ②浇注温度：T浇↑→过热度↑→液态收缩↑→总收缩↑。
冲压模的研究现状及发展方向 1 冲压模的研究现状 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平[1]。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极[2]，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm /min,加工精度可达±微米，表面粗糙度达Ra=01～微米；精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术；模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能[3]。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形7MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比[4]。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用 瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量