材料成形技术基础第一章 1-1 一、铸造的实质、特点与应用 铸造：将熔融的液体浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中，冷却后获得逐渐的工艺方法。 1、铸造的实质 利用了液体的流动形成。 2、铸造的特点 A适应性大（铸件重量、合金种类、零件形状都不受限制）； B成本低 C工序多，质量不稳定，废品率高 D力学性能较同样材料的锻件差。力学性能差的原因是：铸造毛胚的晶粒粗大，组织疏松，成分不均匀 3、铸造的应用 铸造毛胚主要用于受力较小，形状复杂（尤其是腔内复杂）或简单、重量较大的零件毛胚。 二、铸造工艺基础 1、铸件的凝固 （1）铸造合金的结晶结晶过程是由液态到固态晶体的转变过程。它由晶核的形成和长大两部分组成。通常情况下，铸件的结晶有如下特点： A以非均质形核为主 B以枝状晶方式生长为主。 结晶过程中，晶核数目的多少是影响晶粒度大小的重要因素，因此可通过增加晶核数目来细化晶粒。晶体生长方式决定了最终的晶体形貌，不同晶体生长方式可得到枝状晶、柱状晶、等轴晶或混合组织等。 （2）铸件的凝固方式 逐渐的凝固方式有三种类型：A逐层凝固B糊状凝固C中间凝固 2、合金的铸造性能 （1）流动性合金的流动性即为液态合金的充型能力，是合金本身的性能。它反映了液态金属的充型能力，但液态金属的充型能力除与流动性有关，还与外界条件如铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素有关，是各种因素的综合反映。 生产上改善合金的充型能力可以从一下各方面着手： A选择靠近共晶成分的趋于逐层凝固的合金，它们的流动性好； B 提高浇注温度，延长金属流动时间； C 提高充填能力 D 设置出气冒口，减少型内气体，降低金属液流动时阻力。 （2）收缩性 A 缩孔、缩松形成与铸件的液态收缩和凝固收缩的过程中。对于逐层凝固的合金由于固液两相共存区很小甚至没有，液固界面泾渭分明，已凝固区域的收缩就能顺利得到相邻液相的补充，如果最后凝固出的金属得不到液态金属的补充，就会在该处形成一个集中的缩孔。适当控制凝固顺序，让铸件按远离冒口部分最先凝固，然后朝冒口方向凝固，最后才是冒口本身的凝固（即顺序凝固方式），就把缩孔转移到最后凝固的部位——冒口中去，而去除冒口后的铸件则是所要的致密铸件。 具有宽结晶温度范围，趋于糊状凝固的合金，由于液固两相共存区很宽甚至布满整个断
华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
工程材料与成型技术基础 1.材料强度是指材料在达到允许的变形程度或断裂前所能承受的最大 应力。 2.工程上常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。 3.弹性模量即引起单位弹性变形所需的应力。 4.载荷超过弹性极限后，若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留 一部分残余成形，这种不恢复的参与变形，成为塑性变形。 5.产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。 6.抗拉强度是试样保持最大均匀塑性变形的极限应力，即材料被拉断 前的最大承载能力。 7.发生塑性变形而力不增加时的应力称为屈服强度。 8.硬度是指金属材料表面抵抗其他硬物体压入的能力，是衡量金属材 料软硬程度的指标。 9.硬度是检验材料性能是否合格的基本依据之一。 10. 11.布氏硬度最硬，洛氏硬度小于布氏硬度，维氏硬度小于前面两 种硬度。 12.冲击韧性：在冲击试验中，试样上单位面积所吸收的能量。 13.当交变载荷的值远远低于其屈服强度是发生断裂，这种现象称 为疲劳断裂。 14.疲劳度是指材料在无限多次的交变载荷作用而不会产生破坏的 最大应力。
熔点。 16.晶格：表示金属内部原子排列规律的抽象的空间格子。 晶面：晶格中各种方位的原子面。 晶胞：构成晶格的最基本几何单元。 17.体心立方晶格:α-Fe 、鉻（Cr）、钼（Mo）、钨（W）。 面心立方晶格：铝（Al）、铜（Cu）、银（Ag）、镍(Ni)、金（Au）。 密排六方晶格：镁（Mg）、锌（Zn）、铍（Be）、镉（Cd）。18.点缺陷是指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷，如：间 隙原子、置换原子、空位。 19.线缺陷是指在一个方向上尺寸较大，而在另外两个方向上尺寸 很小的缺陷，呈线状分布，其具体形式是各种类型的位错。 20.面缺陷是指在两个方向上尺寸较大，而在另一个方向上尺寸很 小的缺陷，如晶界和亚晶界。 21.原子从一种聚集状态转变成另一种规则排列的过程，称为结晶。 结晶过程由形成晶核和晶核长大两个阶段组成。 22.纯结晶是在恒温下进行的。 23.实际结晶温度Tn低于理论结晶温度Tm的现象，称为过冷，其 差值称为过冷度ΔT,即ΔT=Tm﹣Tn。 24.同一液态金属，冷却速度愈大，过冷度也愈大。 25.浇注时，向液态金属中加入一些高熔点、溶解度的金属或合金， 当其结构与液态金属的晶体结构相似时使形核率大大提高，获得均匀细小的晶粒。这种方法称为变质处理。 26.液态金属结晶后获得具有一定晶格结构的晶体，高温状态下的 晶体，在冷却过程中晶格结构法发生改变的现象，称为同素异构转变，又称重结晶。 27.一种金属具有两种或两种以上的晶体结构，称为同素异构性。 28.当溶质原子溶入溶剂晶格，使溶剂晶格发生畸变，导致固溶体 强度、硬度提高，塑性和韧性略有下降的下降，称为固溶强化。
1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型 半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型 为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术 超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型 激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组
液压成形工艺 摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。 关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形. 1概述 现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。对于批量小、尺寸多 变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要 消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。这就迫切需要研究 一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。液压成形技术 正是在这种背景下提出来的 液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠 液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。它能够改善工件内部应力状态，提 高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小， 具有传统拉深无法比拟的优越性。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高 零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。液压成 形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。如果按照加工过程的特点,可 以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等 2 管材液压成形 2.1管材液压成形的历史及原理 管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。由于相关技术 的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在 工业上并未得到广泛应用。但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现, 管材液压成形开始得到大力发展。上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及 对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛 应用。 管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体
名词解释 一、二章(绪论+铸造成型)： 1缩孔、缩松：液态金属在凝固的过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，细小而分散的孔洞称为缩松。 2顺序凝固：指采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固再向冒口方向顺序凝固的凝固方式。3同时凝固：由顺序凝固的定义可得。 4偏析：铸件凝固后截面上不同部位晶粒内部化学成分不均匀的现象称为偏析。 5:宏观偏析：其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围，也称为区域偏析。 6微观偏析：指微小范围内的化学成分不均匀现象。 7流动性：液态金属自身的流动能力称为“流动性”。 8冲型能力：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叫冲型能力。 9正偏析：当溶质的分配系数K>1的合金进行凝固时，越是后来结晶的固相，溶质的浓度越低，这种成分偏析称之为正偏析。 10逆偏析：当溶质的分配系数K<1的合金进行凝固时，越是
后来结晶的固相，溶质的浓度越高，这种成分偏析称之为逆偏析。 11：自由收缩：铸件在铸型中收缩仅受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力时，为自由收缩。 12：受阻收缩：如果铸件在铸型中的收缩除了受到金属表面与铸型表面的摩擦阻力，还受到其他阻碍，则为受阻收缩。13：析出性气孔：溶解于熔融金属中的气体在冷却和凝固的过程中，由于溶解度的下降而从合金中析出，当铸件表面已凝固，气泡来不及排除而保留在铸件中形成的气孔。 14：反应性气孔：浇入铸型的熔融金属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发生化学反应所产生的气体在、铸件中形成的孔洞，称为反应气孔。 15：侵入性气孔：浇注过程中熔融金属和铸型之间的热作用，使型砂和型芯中的挥发物挥发生成，以及型腔中原有的空气，在界面上超过临界值时，气体就会侵入金属液而不上浮逸出而形成的气孔。 三章（固态材料塑性成型） 1金属塑性变形：是指在外力作用下，使金属材料产生预期的变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 2加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬
上海大学 材料与成形技术基础（二）试卷A 2002.1 一、改错题（将下表不合适结构改为合适结构，并写出改进理 1.铸件 2.铸件 4.自由锻件
6.拉深件 7.手弧焊 8.点焊 9.手弧焊 10.焊接 合适的毛坯成形或连接方法。(每空1分，共16分)
8. 大口径管环缝对接
三、单项选择题（每题1分，共10分） 1. 今有青铜仿古铜像须按普通人尺寸的十分之一大小进行仿形 铸造，应采用（） (1) 金属型铸造 (2) 压力铸造 (3) 熔模铸造 (4) 普通砂型铸造 2. 对于高熔点合金精密铸件的成批生产,常采用（） (1) 压力铸造 (2) 低压铸造 (3) 熔模铸造 (4) 金属型铸造 3. 助动车发动机缸体，材料ZL202，100万件，其毛坯成形工艺为 （） (1) 低压铸造 (2) 压力铸造 (3) 离心铸造 (4) 熔模铸造 4. 下列模锻设备中最适宜进行拔长工步的是（） (1) 模锻锤 (2) 机械锻压机 (3) 摩擦压力机 (4) 平锻机
5. 模锻时，当要求坯料某部分横截面减少，以增加该部分的长度时 一般选用（） (1) 滚压模膛 (2) 拔长模膛 (3) 弯曲模膛 (4) 切断模膛 6. 当凸模和凹模之间间隙大于板料厚度,凸模又有圆角时,此冲压模 为（） (1) 冲孔模 (2) 落料模 (3) 切断模 (4) 拉深模 7. 结构钢焊接时焊条选择的主要原则是焊缝与母材在下列哪一方面 应相等（） (1) 化学成份 (2) 结晶组织 (3) 强度等级 (4) 抗腐蚀性能 8. 轿车油箱生产时既经济合理又生产效率高的焊接方法是（） (1) 二氧化碳焊 (2) 点焊 (3) 缝焊 (4) 埋弧焊 9. 大批生产ABS小齿轮的成形方法应是（） (1) 粉末冶金 (2) 压力铸造 (3) 注塑 (4) 机械切削 10. 最便宜的快速成形方法是（） (1) FDM (2) SLA (3) LOM (4) SLS 四、多项选择题（每题2分，共20分） 1.可采用金属铸型的铸造方法有：（）（）（）（）（） (1) 压力铸造 (2) 离心铸造 (3) 低压铸造 (4) 机器造型 (5) 熔模铸造 2. 为提高铸铁件的强度，尽量选用：（）（）（）（）（） (1) 增大壁厚 (2) 改进结构 (3) 增设加强筋 (4) 增设补缩冒口 (5) 改善结晶条件
现代制造技术与装备A卷 一、填空题20 1.现代制造技术，其内涵就是“_________+_________+管理科学”而形成的制造技术。 2.CIMS的含义是___________，___________含义是柔性制造系统。 3.切削液主要有___________作用、___________作用、排屑作用。 4.数控机床按伺服系统的类型分为__________，__________，__________。 5.数控机床主要有__________、__________、__________、测量反馈装置、控制介质五部 分组成。 6.机械手按驱动方式可分为__________、__________、气动式和机械式机械手。 7.三维几何建模的方式有线框模型、__________、__________。 8.柔性制造系统主要有__________、__________、计算机控制与管理系统。 9.广义的产品质量概念，除了包括狭义的产品本身质量概念外，还涵盖了__________，服 务质量，工作质量。 10.MRP基本原理是将企业产品中的各种物料分为独立物料和__________。 二：概念解释15 柔性（2`）： 高速加工（3`）： 加工中心（3`）： 三坐标测量仪(3`)： 并行设计(4`)： 三．简答题30 1.列举快速原型制造技术的主要五种方法。5 2.简述FMS的组成及其功能。6 3.激光加工的装置由哪些部分组成？激光有哪些作用？5 4.机床夹具按其使用范围主要可分为哪几种？5 5.APT语言的源程序有哪几种类型的语句组成？4 6.请简单阐述一下PDM的含义。5 四．分析理解35 1、超声波加工18 （1）将下超声加工原理图中的各部分（1～7）写出答案。14
文章编号:036726234(2000)0420007203 板材零件成对液压成形新技术 张士宏1,许 沂1,王忠堂1,郎利辉2,刘 钢2 (1.中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110015;2.哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:板材成对液压成形技术是一种新的板材成形技术,具有成形性好、制造工期短、费用低等优点,特别适用于批量小、形状复杂板材零件的生产.介绍了板材成对液压成形技术的成形原理、成形过程、分类及研究现状. 关键词:板料成形;液压成形;成形控制;胀形;拉深中图分类号:TG 394 文献标识码:A H ydroforming of sheet metal in pairs ZH ANG Shi 2hong 1,X U Y i 1,W ANG Zhong 2tang 1,LANGLI 2hui 2,LI U G ang 2 (1.Institute of Metal Research ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110015,China ; 2.School of Materials Science and Engineering ,Harbin Institute of T echnology ,Harbin 150001,China ) Abstract :Hydroforming of sheet metal in pairs is a new sheet metal forming process.With many advantages such as g ood formability ,short manufacturing cycle and lower cost ,and especially suitable for producing sheet metal parts with com plicated shapes in small batches. K ey w ords :sheet metal forming ;hydroforming ;in process control ;bulging ;deep drawing 随着现代工业的发展,产品品种越来越多,更新速度越来越快,由大批量向多品种和中小批量方向发展.制造业中常见的批量小、尺寸多变的复杂形状板材零件,采用传统冲压方法成形时,难度大,造价高,模具的设计制造与调试需要大量时间与人力物力.而采用手工钣金成形方法,虽然成本降低,但周期太长,质量也不易满足要求.这就迫切需要新的柔性生产方法,达到既降低成本又缩短制造周期的目的.于是,各种柔性化的塑性加工技术应运而生,液压成形工艺,近几年来得到了迅速发展. 传统的液压成形法(Hydroforming )[1]有一定柔性和优点,已经小规模用于汽车、飞机零件成形和 收稿日期:2000-03-10 基金项目:中国科学院引进国外杰出人才基金资助项目、 黑龙江省留学回国基金资助项目(L99-1) 作者简介:张士宏(1962-),男,教授. 其他制造业中.但这种工艺还有不少问题,例如 压边不易控制,橡胶经常损坏,成形质量不稳定,已部分地被后来发展起来的充液拉深(Hydrome 2chanical deep drawing )工艺[2]所代替.充液拉深工艺的模具结构与传统冲压相似,采用刚性压边,不同的是凹模被液压腔取代,与液压成形法相比,橡胶膜被取消,可以将传统工艺的板料成形极限由1.8提高到2.7,生产效率也得到提高,适于批量生产.但该工艺型腔制造较难,灵活性不够.近年来由于汽车和飞机制造业的轻量化、高质量和环保要求,对柔性成形法的需求显著增加,又由于液压密封技术取得重要突破,使高内压液压胀形成为可能,很多管件和框架类零件可由高内压法成形,目前欧、美、日等国的企业和大学正集中力量研究高内压胀管技术[1,2].德国90年代提出了一种板料零件成形新工艺———板料零件成对液胀成形(Hydroforming of sheet metal pairs )[3～6],这种成形属内高压成形,因此又称为板材内高压成形, 第32卷 第4期 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 V ol.32,N o.4 2000年8 月 JOURNA L OF H ARBI N I NSTIT UTE OF TECH NO LOGY Aug.,2000
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：100mm 3.有效成形尺寸：500x400mm 4.可加工板材厚度：2~8mm
图1 空心异形截面零件 引言 液压成形技术同冲压，焊接等传统的成形技术相比，是一门新型的金属成形技术。为了解决汽车，航空航天等领域的一些复杂的工艺问题和技术要求，从20世纪50年代起，德、美、日等国科学家在相关领域内先后提出了内高压成形技术和板料液压成形技术。1985年我国科学家王仲仁教授发明了球形容器无模液压成形技术，提出了壳体液压成形技术。近几年，依托于计算机控制技术和高压液压系统的发展，液压成形技术迅速发展。目前，很多复杂结构的零件都可以通过该技术批量地加工生产。 一、液压成形技术的概述 1.1 液压成形的定义和分类 液压成形也称为液力成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术。按使用的液体介质不同，液压成形分为水压成型和油压成型；按使用的配料不同，液压成形分为管材液压成形，板料液压成形和壳体液压成形。板料和壳体液压成形使用的成形压力较低，而管材液压成形使用的压力较高，又称为内高压成形，本文中称管材液压成形为内高压成形。 1.2 液压成形的特点 现代液压成形技术的主要特点表现在两个方面：①液压成形技术仅需要凸模和凹模中的一个，或者不使用任何模具，这样可以省去一半，甚至不需要花费制造模具的费用和加工时间，而且液体作为凸模可以成形很多刚性凸模无法成形的复杂零件。②液体作为传力介质具有实时可控性，通过液压闭环伺服系统和计算机控制系统可以按给定的曲线精确控制压力，确保工艺参数在设定的数值内，并且随时间可变可调，大大提高了工艺柔性。 二、内高压成形技术 2.1 内高压成形技术的原理及分类 内高压成形技术是用管材作为原材，通过对官 腔内施加液体压力及在轴向施加负荷作用，使其在 给定模具型腔内发生塑性变形，管壁与模具内表面 贴合，从而得到所需形状零件的成形技术。内高压 成形技术主要可以整体成型轴线为二维或三维曲 线的异形截面空心零件，从材料的初始圆截面可以 成形为矩形，梯形，椭圆形或其他异形的封闭界面， 如图1所示。 内高压成形技术根据坯料塑性变形的特点可 分为变径管成形、弯曲轴线管成形和多通管成形 等，下面对这三种成形技术的基本原理进行介绍。
现代制造技术--试题(含答案)
现代制造技术与装备A卷 一、填空题20 1.现代制造技术，其内涵就是“_________+_________+管理科学”而形成的制造技术。 2.CIMS的含义是___________，___________含义是柔性制造系统。 3.切削液主要有___________作用、___________作用、排屑作用。 4.数控机床按伺服系统的类型分为__________，__________，__________。 5.数控机床主要有__________、__________、__________、测量反馈装置、控制介质五部分组成。 6.机械手按驱动方式可分为__________、__________、气动式和机械式机械手。 7.三维几何建模的方式有线框模型、__________、__________。 8.柔性制造系统主要有__________、__________、计算机控制与管理系统。 9.广义的产品质量概念，除了包括狭义的产品本身质量概念外，还涵盖了__________，服务质
量，工作质量。 10.MRP基本原理是将企业产品中的各种物料分为独立物料和__________。 二：概念解释15 柔性（2`）： 高速加工（3`）： 加工中心（3`）： 三坐标测量仪(3`)： 并行设计(4`)： 三．简答题30 1.列举快速原型制造技术的主要五种方法。5 2.简述FMS的组成及其功能。6 3.激光加工的装置由哪些部分组成？激光有哪些作用？5 4.机床夹具按其使用范围主要可分为哪几种？5
5.APT语言的源程序有哪几种类型的语句组成？4 6.请简单阐述一下PDM的含义。5 四．分析理解35 1、超声波加工18 （1）将下超声加工原理图中的各部分（1～7）写出答案。14 1. __________， 2. __________， 3. __________， 4. __________， 5. __________， 6. __________， 7. __________。 （2）简述超声波加工的工艺特点4`
材料成形加工技术科技前沿概览 材料成形与加工技术前沿综述 XXXX近年来材料科学技术领域最活跃的方向之一大量先进技术和工艺不断发展和完善，并在实践中逐步应用，如快速凝固、定向凝固、连铸连轧、连铸连轧、精密铸造、半固态加工、粉末注射成型、陶瓷胶态成型、热等静压成型、无模成型、微波烧结、离子束制备、激光快速成型、激光焊接、表面改性等。，促进了传统材料的升级换代，加快了新材料的研发、生产和应用，解决了高技术领域发展对高性能特种材料的制备、加工和微观结构进行精确控制的迫切需求。 2，历史演变: 从人类社会发展和历史进程的宏观角度来看，物质是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础和先导。然而，材料和材料技术的进步和发展应归功于金属材料制备和成型技术的发展。人类从漫长的石器时代发展到青铜时代(有些学者称之为“第一次物质技术革命”)，首先得益于铜冶炼和铸造技术的进步和发展，从青铜时代发展到铁器时代，得益于铁鳞冶炼技术和锻造技术的进步和发展(所谓的“第二次物质技术革命”)直到16世纪中叶，冶金学(金属材料的制备和成型)才逐渐从“工艺”发展到“冶金学”。人类开始重视从“科学”的角度研究金属材料的成分、制备、加工工艺和性能之间的关系，迎来了所谓的“第三次材料技术革命”——人类从相对单一的青铜和
铸铁时代进入合金化时代，这催生了人类历史上第一次工业革命，推动了现代工业的快速发展。自 进入XXXX时代后期以来，先后实施了“超级金属”和“超级钢”计划，重点发展先进的制备和加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料性能，实现降低材料消耗、节约资源和能源的目标。 新材料的研究、开发和应用全面反映了一个国家的科技和产业化水平，而先进制备和成型技术的发展对新材料的开发、应用和产业化起着决定性的作用。先进制备和成型技术的出现和应用，加上新材料的研发、生产和应用，促成了微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，推动了现代航空航天、交通运输、能源和环境保护等高科技产业的发展。 传统结构材料正在向高性能化、复合化、结构与功能一体化方向发展。尤其需要先进的制备和成型加工技术和设备，使材料的生产过程更加高效、节能和清洁，从而提高传统材料产业的国际竞争力。 另一方面，开展这一科学领域的前沿和基础研究，综合利用相关学科的基础理论和科技发展成果，为制备新材料提供新的原理和方法，也是材料科学和工程学科自身发展的需要。 因此，发展先进的材料制备和成型技术对提高国家综合实力，突破先进工业国家的技术壁垒和封锁，保障国家安全，提高人民生活质量，促进材料科学技术本身的进步和发展具有十分重要的作用。这也是国民经济和社会可持续发展的重大要求。 3。研究现状
板材液压拉深实验 实验目的 （1） 通过实验学会液压-机械拉深的实验方法；并初步掌握液压-机械拉深的原理。 （2） 了解成形条件（如凸、凹模间隙、圆角、压边力、润滑等）对拉深工艺的影响。 （3） 测量AZ31B 镁合金板的拉深极限（拉深高度）。 （4） 观察AZ31B 镁合金板在拉深过程中表现的现象。 （5） 观察断口，比较不同厚度AZ31B 镁合金板的拉深性能。 实验设备 拉深模具、液压系统、压力机、游标卡尺。 实验原理 板材液压拉深(Hydromechanical deep drawing ，简称HDD)是液压成形技术与拉深工艺相结合的产物，是利用液体部分或全部地替代普通拉深中压边圈、凸模或凹模的功能实现零件拉深过程[1]。板材液压拉深工艺由于具有显著降低拉深系数、提高工件的形位公差和表面质量、能成形复杂工件等优点，在汽车、军工、航空、航天等行业具有很高的应用价值。 1 拉深模具 1.1 模具的结构及其工作原理 模具结构示意图如图1所示，主要由凸模、压边圈、螺钉、O 形密封圈，凹模，底板等组成。 23456 7 8 3 4 液液 图1 液压拉深模具主要结构 1.凸模 2.压边圈 3.3×M8内六角螺钉 4-5. O 型密封圈 6.板材 7.凹模 8.进液口 9.底板 10.细长通液孔 其工作原理为：安装固定好液压供给系统后，将凹模型腔注满液体（20号液压油）以排除凹模型腔内空气，之后将板坯6放置好在凹模上表面；将压边圈2固定好并调整所需的压边力Q 后，试验机压头下行，当压头接触凸模1上端后，通过手动液压泵向凹模腔内供
液，当液压力P达到所需值后保持其恒定；凸模1以一定的速度下行，圆形板材被拉深成形。 1.2 模具的优点 结构上：①采用配合准则简单实现压边圈和凸模的定位和导向，不需要专门的导柱导套装置；②不需要提供特殊的压边设备，压边圈上用螺钉拧紧即可实现板材压边；③凹模表面划有板材定位同心圆，板材定位方便。 工艺上：凸模下行对圆形镁合金板坯进行拉深时，凹模型腔内充满一定压力的液体。液体将板材紧紧的包在凸模上，形成良好的“摩擦保持效应”，增大了有益摩擦；在板材的周向上由于液压力的作用，产生一个径向推力，提高了板材径向流动性；足够大的内压力使得液体从板材与凹模上表面间流过，实现液体循环流动，形成了良好的“液体润滑效果”，如图1中局部放大视图所示。 2 液压控制系统 根据图1所示的板材液压拉深原理，板材成形过程中只有模具下模封闭腔中需要施加液压力，故只需自制一个简单、方便的手动液压泵即可满足要求，如图2所示。在拉深成形过程中，凹模型腔容积不断减小，为了保持其内液压力恒定不变，回路中安装溢流阀11，对液压力大小进行合理控制。液压力值的大小可从压力表7读取。当需要卸载时，手动开启截止阀8将高压油放回油箱即可。 此外，液压控制系统的泵体采用活塞结构代替传统的柱塞结构，当需要向凹模型腔输液时，活塞往返运动，可以从正反两个方向连续供油，即当压下手柄1时，活塞的无杆腔供油，有杆腔进油；当抬起手柄1时，活塞的有杆腔供油，无杆腔进油，由此实现全程供油[7]。 7 （a）回路原理图（b）手动液压泵 图2 液压控制系统 1.手柄 2.活塞泵3-6.单向球阀7.压力表8.截止阀9.过滤器 10.油箱11.溢流阀12.溢流阀调节旋钮13.油管 3 影响极限拉伸高度的条件 （1）液压力对极限拉深高度的影响 在液压拉伸时，由于高压液体将工件和凹模完全脱离接触，使工件和凹模端面、凹模圆角半径与凹模直臂处的摩擦损失有相当程度的降低，大大地减少拉伸变形阻力；同时，高压液体使工件紧紧地贴住在凸模的侧表面上，增加了毛坯的传力区—侧壁与凸模表面的摩擦力，也减轻了毛坯侧壁内的拉应力，使传力区的承载能力得到很大程度的提高，减少了冲件筒壁的减薄变形，并且避免在冲件直壁与底部圆角半径处出现危险断面，因而导致液压拉伸要比普通拉伸的极限变形程度要大得多。 在通常情况下，随着液压力的增大，所得工件的极限拉伸高度也增大，工件的壁厚均匀
材料成型技术基础复 习重点
1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？ 塑性，弹性，刚度，强度，硬度，韧性 1.2 金属的结晶：即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法：生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒，以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂，根据组成合金的组元相互之间作用方式不同，可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料：即具有热塑性的材料，在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和反复加热硬化，且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料：即具有热固性的塑料，加热或通过其他方法，能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。
通常是其中某一组成物为基体，而另一组成物为增强体，用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测，21世纪初期，金属材料在工程材料中仍将占主导地位，其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料，但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是：以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固：由液态转变为固态的过程。 结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面：微观粗糙、宏观光滑； 将生长成为光滑的树枝； 大部分金属属于此类 光滑界面：微观光滑、宏观粗糙； 将生长成为有棱角的晶体； 非金属、类金属（Bi、Sb、Si）属于此类 偏析：金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1
材料成形技术及新材料 ` 一、项目定义 项目名称：材料成形技术及新材料 项目所属领域：基础产业和高新技术 涉及的主要学科：材料加工工程（国家重点学科）、材料学、材料物理化学 项目主要研究方向： ●塑性精成形及模具CAD/CAE/CAM的集成 ●铸造合金新材料及其精密成形 ●汽车现代焊接成形与控制 ●纳米材料相变及组织与性能 ●功能新材料在塑性精成型中的应用 二、项目背景 1．项目建设意义 材料加工工程在先进制造技术中占有重要地位，是发展高新技术产业和传统工业更新换代的重要科学基础和共性技术。其中囊括高效、精密的加工工艺、装备和检测技术，低能耗、低成本产品的流程制造，集成、柔性、智 95
能化制造系统，是工程可持续发展与绿色制造体系的重要组成部分。 材料科学的基础研究为新材料、新技术提供理论基础，是现代国防、机械、汽车等支柱产业发展的共性基础。同时，材料科学基础研究揭示物质本质，促进成形新型材料，引导新型技术和行业，产生新的支柱产业。材料合成与加工新技术研究包含纳米结构材料和金属加工、聚合物加工、陶瓷加工、复合材料加工、快速凝固、超纯材料、近终型加工等各类合成与加工的基础研究。根据材料的服役效能来调整成份、组织、结构、进而对材料的制备工艺进行设计，将使材料在强韧性、抗摩擦、抗冲击、抗腐蚀等方面的性能大大提高，对材料科学的全面发展起关键促进作用。 吉林大学材料加工工程学科是国家重点学科，在师资队伍、人才培养、科学研究和设备条件等方面，居国内先进地位。以材料加工工程学科为核心，结合材料学、材料物理与化学，加强内涵建设、重视专业外延，强调团队精神，突出个性特色。力争跟住世界先进水平、缩小差距，在本学科群中的一些有相对优势的研究分支（金属塑性与超塑性、无模成形、变质铸造、纳米材料及应用和功能材料等）继续保持世界先进水平，对于我国在材料科学与工程领域实现教学和科研水平的跨越式发展有重要意义。 96
液压成形 摘要：液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。 关键字：管件液压成形. 液压胀形. 板材液压成形. 1概述 现代工业产品由大批量向多品种和中小批量方向发展。对于批量小、尺寸多 变的复杂形状板材零件，采用传统冲压方法成形时，模具设计、制造与调试需要 消耗大量的人力、物力与时间，很难适应现代化发展的需要。这就迫切需要研究 一种新的柔性生产方法，达到既降低成本又缩短制造周期的目的。液压成形技术 正是在这种背景下提出来的 液压成形是一种先进的塑性成形技术，是利用液体介质代替凸模或凹模，靠 液体介质的压力使材料成形的一种加工工艺。它能够改善工件内部应力状态，提 高板料的成形极限，成形形状复杂的零件，且成形件质量好、精度高、回弹小， 具有传统拉深无法比拟的优越性。液压成形技术不但能成形复杂零件还能够提高 零件质量减少成形工序降低加工成本特别适合于小批量零件的加工生产。液压成 形技术早在20世纪40 年代就被用于汽车制造业。如果按照加工过程的特点,可 以分为管件液压成形技术、板料液压成形技术等 2 管材液压成形 2.1管材液压成形的历史及原理 管材液压成形起源于19世纪末, 当时主要用于管件的弯曲。由于相关技术 的限制, 在以后相当长一段时间内, 管材液压成形只局限于实验室研究阶段, 在 工业上并未得到广泛应用。但随着计算机控制技术的发展和高液压技术的出现, 管材液压成形开始得到大力发展。上世纪90年代, 伴随着汽车工业的发展以及 对汽车轻量化、高质量和环保的要求, 管材液压成形受到人们重视, 并得到广泛 应用。 管件液压成形是以金属管材为毛坯，借助专用设备向密封的管坯内注入液体