材料成形技術(shù)基礎(chǔ)
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叢 書 名:高等院校機(jī)電類工程教育系列規(guī)劃教材
本書主要針對(duì)鑄、鍛、焊三種基本成形技術(shù),分為三篇進(jìn)行論述,每篇都從成形理論、工藝、設(shè)備三方面展開。鑒于“材料—工藝—設(shè)備”的一體化成形領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),本書加入了相應(yīng)設(shè)備的內(nèi)容,同時(shí),考慮到成形工藝的復(fù)雜性采用計(jì)算機(jī)輔助分析已成為重要的手段,因此也加入了相應(yīng)數(shù)值模擬的內(nèi)容。
趙升噸,西安交通大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)博士生導(dǎo)師。從1979年考入西安交大機(jī)械系本科以后,學(xué)士、碩士及博士學(xué)位均在西安交大機(jī)械系取得,并一直在西安交通大學(xué)機(jī)械系(學(xué)院)任教至今。從事的主要的研究方向包括:機(jī)、電、液系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控;人工智能與智能控制;流體傳動(dòng)系統(tǒng)及控制;超聲加工;半固態(tài)精密加工;振動(dòng)與噪聲控制;數(shù)字式交流伺服及直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備;柔性可控機(jī)構(gòu)學(xué);綠色制造技術(shù)等。
第一篇 鑄 造第1章 鑄造工藝基礎(chǔ)1.1 液態(tài)合金的充型能力1.2 鑄件的凝固與收縮1.3 鑄造應(yīng)力及鑄件的變形與裂紋1.4 習(xí)題與思考題第2章 常用鑄造合金及其熔煉2.1 常用鑄造合金2.1.1 鑄鐵2.1.2 鑄鋼2.1.3 鑄造有色合金2.2 常用鑄造合金的熔煉2.2.1 鑄鐵的熔煉2.2.2 鑄鋼的熔煉2.2.3 鑄造有色合金的熔煉2.3 習(xí)題與思考題第3章 鑄造成形方法3.1 砂型鑄造3.2 特種鑄造3.2.1 熔模鑄造3.2.2 金屬型鑄造3.2.3 壓力鑄造3.2.4 離心鑄造3.2.5 其他特種鑄造方法3.3 習(xí)題與思考題第4章 鑄造工藝與鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)4.2 鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)例4.3 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1 鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求4.3.2 鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求4.3.3 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的其他方面4.4 習(xí)題與思考題第5章 鑄件質(zhì)量控制及其過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬5.1 鑄造生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制5.1.1 鑄造生產(chǎn)的工藝過程5.1.2 鑄造生產(chǎn)工序的質(zhì)量控制5.2 鑄件質(zhì)量的檢驗(yàn)5.2.1 鑄件質(zhì)量5.2.2 鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)5.3 鑄件缺陷的產(chǎn)生和修復(fù)5.3.1 鑄件常見缺陷及其產(chǎn)生原因5.3.2 鑄件缺陷的修復(fù)5.4 鑄造過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬5.4.1 鑄件充型及傳熱過程模擬5.4.2 鑄件應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬5.4.3 凝固過程的微觀組織模擬5.4.4 鑄造過程數(shù)值模擬主要專業(yè)軟件簡(jiǎn)介5.5 習(xí)題與思考題第6章 常用鑄造設(shè)備6.1 鑄造設(shè)備的分類6.2 造型和制芯設(shè)備6.2.1 壓實(shí)式造型機(jī)6.2.2 震實(shí)式造型機(jī)6.2.3 震壓式造型機(jī)6.2.4 射壓式造型機(jī)6.2.5 氣沖造型機(jī)6.2.6 拋砂機(jī)6.3 制芯機(jī)6.3.1 熱芯盒射芯機(jī)6.3.2 殼芯機(jī)6.3.3 冷芯盒射芯機(jī)6.4 混砂設(shè)備6.4.1 碾輪式混砂機(jī)6.4.2 碾輪轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)6.4.3 逆流式混砂機(jī)6.5 落砂與清理設(shè)備6.5.1 落砂機(jī)6.5.2 拋丸及噴丸清理設(shè)備6.6 壓鑄機(jī)6.6.1 熱室壓鑄機(jī)6.6.2 冷室壓鑄機(jī)6.7 離心澆注機(jī)6.7.1 懸臂式臥式離心鑄造機(jī)6.7.2 托輥式臥式離心鑄造機(jī)6.7.3 立式離心鑄造機(jī)6.8 連鑄機(jī)6.8.1 鋼包運(yùn)載裝置6.8.2 中間包及運(yùn)載裝置6.8.3 結(jié)晶器及振動(dòng)裝置6.8.4 二次冷卻裝置6.8.5 拉坯矯直裝置6.8.6 切割裝置6.8.7 引錠裝置6.9 習(xí)題與思考題
第二篇 塑性成形技術(shù)第7章 緒論7.1 塑性成形技術(shù)的含義與特點(diǎn)7.1.1 塑性成形的定義7.1.2 塑性成形的本質(zhì)7.1.3 塑性成形中需要解決的基本問題7.1.4 塑性成形技術(shù)的特點(diǎn)7.2 塑性成形工藝方法的分類7.3 工藝與設(shè)備的關(guān)系7.4 塑性成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第8章 金屬塑性變形力學(xué)基礎(chǔ)8.1 金屬材料的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線8.1.1 金屬材料的單向拉伸試驗(yàn)8.1.2 金屬材料的單向拉伸試驗(yàn)曲線載荷最大點(diǎn)及頸縮階段的特性8.1.3 真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的近似數(shù)學(xué)表達(dá)式8.1.4 變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響8.2 應(yīng)力平衡微分方程8.2.1 直角坐標(biāo)系中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)8.2.2 應(yīng)力平衡微分方程8.3 屈服準(zhǔn)則8.3.1 與屈服準(zhǔn)則相關(guān)的金屬材料的某些性質(zhì)8.3.2 屈雷斯加屈服準(zhǔn)則(最大剪應(yīng)力不變條件)8.3.3 密席斯屈服準(zhǔn)則(彈性形變能不變條件)8.3.4 中間主應(yīng)力的影響8.3.5 平面問題和軸對(duì)稱問題中屈服準(zhǔn)則的簡(jiǎn)化8.3.6 塑性變形中的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性與變形抗力的影響8.4 幾何方程、應(yīng)變連續(xù)方程與體積不變條件8.4.1 質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)與幾何方程8.4.2 變形連續(xù)方程8.4.3 塑性變形時(shí)的體積不變條件8.4.4 主應(yīng)變、應(yīng)變張量的不變量、主剪應(yīng)變和最大剪應(yīng)變8.4.5 應(yīng)變偏張量和球張量8.4.6 應(yīng)變狀態(tài)的影響8.5 本構(gòu)關(guān)系8.5.1 彈性應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系8.5.2 塑性變形的增量理論(流動(dòng)理論)8.6 變形力的理論計(jì)算與主應(yīng)力法8.6.1 變形力的數(shù)學(xué)解析法8.6.2 主應(yīng)力法8.7 習(xí)題與思考題第9章 塑性成形設(shè)備9.1 概論9.1.1 塑性成形設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的特點(diǎn)9.1.2 塑性成形設(shè)備的分類9.2 鍛造設(shè)備9.2.1 液壓機(jī)概述9.2.2 液壓機(jī)動(dòng)力裝置9.2.3 液壓缸部件9.2.4 液壓機(jī)機(jī)身9.3 沖壓設(shè)備9.3.1 機(jī)械壓力機(jī)概述9.3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算9.3.3 機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)9.3.4 機(jī)械壓力機(jī)離合器與制動(dòng)器9.4 習(xí)題與思考題第10章 鍛造工藝10.1 鍛造基本工序10.1.1 自由鍛工序10.2 鍛造模具及其結(jié)構(gòu)10.3 鍛造過程有限元分析10.4 習(xí)題與思考題第11章 板料沖壓成形工藝11.1 沖壓成形基本工序11.1.1 沖裁11.1.2 彎曲11.1.3 拉深11.1.4 成形11.2 沖壓模具及其結(jié)構(gòu)11.2.1 沖裁模具及其結(jié)構(gòu)11.2.2 彎曲模的典型結(jié)構(gòu)11.2.3 拉深模的典型結(jié)構(gòu)11.3 沖壓過程有限元分析11.3.1 有限元分析簡(jiǎn)介11.3.2 板料成形有限元模擬11.3.3 板料成形有限元模擬前后處理技術(shù)11.4 習(xí)題與思考題第12章 擠壓成形工藝12.1 擠壓成形基本工序12.1.1 擠壓工藝分類12.1.2 擠壓金屬流動(dòng)規(guī)律12.1.3 擠壓主要缺陷形式12.2 擠壓模具及其結(jié)構(gòu)12.2.1 冷擠壓模具及其結(jié)構(gòu)12.2.2 溫?cái)D壓模具及其結(jié)構(gòu)12.2.3 熱擠壓模具及其結(jié)構(gòu)12.3 擠壓過程有限元分析
第三篇 焊 接 技 術(shù)第13章 焊接冶金與成形原理13.1 焊接冶金成形原理13.1.1 焊接的實(shí)質(zhì)13.1.2 焊接接頭的特征13.1.3 焊接冶金過程的特點(diǎn)13.1.4 焊縫金屬的結(jié)晶13.1.5 改善焊縫金屬組織的措施13.1.6 影響焊接接頭組織與性能的因素13.2 液態(tài)金屬與氣體的相互作用13.2.1 焊接過程中的氣體及其來源13.2.2 金屬的氧化及其影響13.2.3 焊縫金屬的氮化及其影響13.2.4 氫對(duì)焊縫金屬的作用13.3 液態(tài)金屬與熔渣的相互作用13.3.1 熔渣的作用及其分類13.3.2 熔渣的物理性能及其對(duì)焊縫的影響13.3.3 熔渣的化學(xué)性能及其對(duì)焊縫的影響13.3.4 焊接熔渣的斷面情況13.4 習(xí)題與思考題第14章 常用焊接方法14.1 電弧焊接方法14.1.1 手工電弧焊14.1.2 埋弧自動(dòng)焊14.1.3 鎢極氬弧焊14.1.4 熔化極氣體保護(hù)焊14.1.5 熔化極氬弧焊14.1.6 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊14.1.7 藥芯焊絲氣體保護(hù)焊14.2 壓力焊及釬焊14.2.1 電阻焊14.2.2 摩擦焊14.2.3 釬焊14.3 習(xí)題與思考題第15章 焊接性分析與常用金屬焊接15.1 金屬的焊接性及試驗(yàn)方法15.1.1 金屬的焊接性15.1.2 影響焊接性的主要因素15.1.3 金屬焊接性的評(píng)估15.2 結(jié)構(gòu)鋼的焊接15.2.1 碳鋼的焊接性15.2.2 合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接15.3 不銹鋼的焊接15.3.1 奧氏體不銹鋼的焊接15.3.2 馬氏體不銹鋼的焊接15.3.3 鐵素體不銹鋼的焊接15.4 有色金屬的焊接15.4.1 鋁及鋁合金的焊接15.4.2 銅及銅合金的焊接15.5 習(xí)題與思考題第16章 焊接結(jié)構(gòu)力學(xué)與強(qiáng)度16.1 焊接應(yīng)力與變形16.1.1 焊接應(yīng)力與變形的形成16.1.2 縱向殘余應(yīng)力及其分布特點(diǎn)16.1.3 橫向殘余應(yīng)力及其分布特點(diǎn)16.1.4 厚板中厚度方向殘余應(yīng)力及其分布16.2 殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響16.2.1 對(duì)靜載強(qiáng)度的影響16.2.2 對(duì)構(gòu)件加工尺寸精度的影響16.2.3 對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響16.2.4 對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋的影響16.3 減小及消除焊接殘余應(yīng)力的措施16.3.1 減小焊接殘余應(yīng)力的措施16.3.2 消除焊接殘余應(yīng)力的措施16.4 預(yù)防和消除焊接變形的措施16.4.1 焊接變形的分類16.4.2 預(yù)防焊接變形的措施16.4.3 消除焊接變形的方法16.5 焊接結(jié)構(gòu)沖擊韌性和低溫強(qiáng)度16.5.1 焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂16.6 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度16.6.1 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞16.6.2 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施16.7 焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕破壞16.7.1 應(yīng)力腐蝕破壞16.7.2 防止焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的措施16.8 習(xí)題與思考題第17章 高能束焊接17.1 高能束焊接的物理基礎(chǔ)17.1.1 高能束流束源品質(zhì)的發(fā)展17.1.2 高能束流焊接技術(shù)17.2 電子束焊17.2.1 電子束焊的基本原理17.2.2 電子束焊的深熔焊效應(yīng)17.2.3 電子束焊的特點(diǎn)17.2.4 電子束焊的適用范圍17.2.5 電子束焊工藝17.2.6 真空電子束焊的應(yīng)用17.3 激光焊17.3.1 激光焊原理17.3.2 激光焊的特點(diǎn)17.3.3 激光焊的應(yīng)用17.3.4 激光焊工藝17.4 習(xí)題與思考題第18章 焊接工裝設(shè)計(jì)18.1 焊接工裝的組成與分類18.1.1 焊接工裝的地位和作用18.1.2 焊接工裝的分類18.1.3 焊接工裝的特點(diǎn)18.2 焊件的定位原理及定位器設(shè)計(jì)18.2.1 焊件的定位及定位器18.3 焊接工裝夾具18.3.1 夾緊的作用18.3.2 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)18.3.3 對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求18.3.4 夾緊機(jī)構(gòu)的組成18.3.5 常用夾緊機(jī)構(gòu)18.3.6 氣動(dòng)與液壓夾緊器18.3.7 專用夾具18.4 焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)方法18.4.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求18.4.2 工裝夾具設(shè)計(jì)基本方法18.4.3 工裝夾具設(shè)計(jì)的步驟18.4.4 工裝夾具制造的精度要求18.4.5 夾具結(jié)構(gòu)工藝性18.5 焊接變位機(jī)械18.5.1 焊接操作機(jī)18.5.2 焊工變位機(jī)18.5.3 變位機(jī)械裝備的組合應(yīng)用18.6 焊件變位機(jī)械18.6.1 焊件變位機(jī)18.6.2 焊件變位機(jī)設(shè)計(jì)18.7 習(xí)題與思考題參考文獻(xiàn)