具体描述
《金属体积成形工艺及数值模拟技术》介绍了各种常见的金属体积成形工艺及其数值模拟分析建模方法与分析实例。其主要内容包括：自由锻与模锻工艺及有限元数值模拟；回转成形工艺及其有限元数值模拟；挤压与型材挤压工艺及其数值模拟；粉末锻造、等通道弯角挤压及微塑成形工艺及其数值模拟；金属体积成形数值分析理论基础、有限元分析关键技术及主要的有限元数值模拟系统；金属体积成形优化设计方法及金属体积成形模具状况分析等。
《金属体积成形工艺及数值模拟技术》可作为金属塑性成形领域人员的参考书，也可供高等院校相关专业的师生使用。
《工业材料加工的基石：塑造精密零件的艺术与科学》 本书并非一本关于金属体积成形工艺及数值模拟技术的著作，而是聚焦于更广泛、更基础的工业材料加工领域，深入探讨了塑造各类工业材料以达到特定形状和性能的原理、方法与实践。它将引导读者穿越物质变形的迷人世界，从宏观的工程设计到微观的材料行为，全面揭示如何将原始材料转化为满足严苛工业需求的精密零件。 第一部分：材料的本质与塑性变形的物理原理 我们将从根本上理解构成现代工业的各种材料。内容将涵盖金属、聚合物、陶瓷以及复合材料的微观结构、晶体学特性、缺陷（如位错、晶界）以及它们如何影响材料的力学行为。重点将放在理解材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度和韧性等关键性能参数。 随后，我们将深入探讨塑性变形的物理机制。这部分将详细阐述材料在应力作用下的原子级和晶体级行为，包括滑移、孪生、空位扩散等变形模式。我们将解释应变硬化、应变软化、动态回复和动态再结晶等现象，以及它们如何随着加工过程的变化而演变。此外，还将讨论温度、应变速率和应变路径对材料变形行为的影响，为后续的工艺选择奠定理论基础。 第二部分：传统与现代的材料成形技术精粹 本书将系统梳理一系列经典且仍在广泛应用的材料成形技术。 锻造： 从简单的自由锻造到复杂的模锻，我们将剖析其基本原理、模具设计原则、工艺参数的优化（如温度、变形量、道次设计）以及不同类型锻件的成形特点。重点将放在如何通过锻造来优化材料的晶粒结构，提升零件的力学性能。 轧制： 无论是板材、管材还是异形材的轧制，本书都将进行细致讲解。我们将探讨开坯轧制、精轧、多道次轧制以及各种轧机（如平整轧机、型材轧机、挤压轧机）的结构与工作原理。轧制过程中材料的流变行为、变形区分析以及如何控制产品尺寸精度和表面质量将是重点。 挤压： 涵盖正挤压、反挤压和联合挤压等方法，用于生产各种复杂截面的型材、管材和棒材。我们将详细阐述模具设计、润滑技术、挤压力的计算以及挤压缺陷的成因与预防。 拉深与冲压： 对于板材加工，我们将深入研究拉深、弯曲、剪切、冲孔等基本冲压工序。内容将包括凸凹模设计、间隙选择、润滑、压料和回弹控制，以及如何通过优化工艺参数来避免起皱、撕裂和残余应力等问题。 粉末冶金与增材制造： 除了传统的块体材料成形，本书还将介绍现代化的粉末冶金技术，包括粉末制备、压制成型、烧结过程及其对材料性能的影响。同时，还将触及增材制造（3D打印）在金属零件成形方面的最新进展，介绍其基本原理、材料选择、工艺控制及其在复杂结构制造中的潜力。 第三部分：工艺过程的优化与性能调控 本部分将超越单一工艺的描述，更侧重于如何通过对工艺过程的整体理解和控制，来达到期望的材料性能。 变形与微观结构演变： 详细阐述不同成形工艺对材料微观结构（如晶粒尺寸、晶粒取向、相分布、内应力）的影响。我们将解释如何通过控制变形量、变形温度、变形速率以及热处理等协同作用，来细化晶粒、织构优化、消除残余应力，从而获得高强度、高韧性或优异的耐磨性等特定性能。 表面工程与精度控制： 探讨如何通过成形工艺来改善零件的表面质量，如降低表面粗糙度、提高表面硬度、引入残余压应力等。同时，也将讨论尺寸精度和形位公差的控制方法，包括工艺设计、模具精度、工装夹具以及在线检测技术。 残余应力及其影响： 深入分析在材料成形过程中产生的残余应力的成因、分布规律以及其对零件服役性能（如疲劳寿命、抗应力腐蚀开裂能力）的负面影响。本书将介绍消除或降低残余应力的有效手段，包括热处理、振动时效、喷丸等。 材料选择与工艺匹配： 提供指导，帮助读者根据零件的使用要求（如强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性等）和加工成本，选择最合适的材料和与之匹配的成形工艺。 第四部分：质量控制、检测与发展趋势 材料成形不仅仅是变形，更重要的是确保最终产品的质量。 无损检测技术： 介绍超声波检测、射线检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测等常用的无损检测方法，以及它们在材料成形过程中的应用，用于发现材料内部和表面的缺陷。 金相分析与力学性能测试： 讲解如何通过金相显微镜观察材料的微观结构，以及拉伸试验、硬度测试、冲击试验、疲劳试验等力学性能测试方法，以评估材料在成形后的性能表现。 现代材料成形技术的发展方向： 展望未来，将探讨绿色制造、智能化生产、数字化设计与制造（C2M）、以及新兴材料（如高性能合金、智能材料）在成形技术中的应用前景。 本书将以严谨的科学态度，结合丰富的工程实例，旨在为工程师、技术人员、研究学者以及相关专业的学生提供一个全面、深入的工业材料加工知识体系。它不仅教授“如何做”，更强调“为何这样做”，帮助读者掌握塑造精密零件的艺术与科学，为推动工业进步贡献力量。
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目录信息
前言第1章 绪论 1.1 金属体积成形工艺及其特点 1.2 金属材料的塑性及其影响因素 1.3 金属体积成形主要工艺因素 1.4 金属体积成形常见缺陷 1.5 金属塑性成形数值分析方法第2章 金属体积成形数值分析理论基础及有限元分析关键技术 2.1 刚/粘塑性有限元法的基本理论 2.1.1 刚/粘塑性材料的基本假设 2.1.2 塑性力学基本方程及边值条件 2.1.3 刚/粘塑性材料的变分原理 2.1.4 刚/粘塑性有限元法的解题过程及求解列式 2.2 热力耦合分析技术 2.2.1 金属塑性成形过程中的传热学基本方程 2.2.2 热传导中的变分原理及有限元求解列式 2.2.3 金属塑性成形过程中的热力耦合分析技术 2.3 摩擦边界条件的处理与施加 2.3.1 摩擦模型 2.3.2 反正切摩擦模型边界条件的施加 2.4 动态接触边界条件的确定与施加 2.4.1 贴模的判别方法和处理 2.4.2 接触节点脱模的判断与约束的解除 2.5 速度场的收敛性与收敛速度 2.5.1 收敛判别准则的选取 2.5.2 收敛性与收敛速度 2.6 网格畸变与网格再划分 2.6.1 网格再划分的判断标准 2.6.2 网格生成与再生成 2.6.3 新旧网格系统间的信息传递 2.7 刚性区的处理与初始速度场的生成第3章 金属体积成形有限元模拟系统 3.1 有限元模拟系统的基本结构及框架 3.1.1 模拟系统的结构 3.1.2 模拟系统框架设计 3.2 体积成形有限元模拟系统 3.2.1 DEFORM软件 3.2.2 ABAQUS软件 3.2.3 FORGE软件 3.2.4 QForm软件 3.2.5 CASFORM软件第4章 自由锻与模锻工艺及其有限元数值模拟 4.1 自由锻成形工序及工艺特点 4.1.1 自由锻成形工序 4.1.2 自由锻工艺特点 4.2 模锻工艺 4.2.1 开式模锻 4.2.2 闭式模锻 4.3 自由锻工艺数值模拟 4.4 模锻工艺数值模拟 4.4.1 开式模锻模拟 4.4.2 闭式模锻模拟第5章 回转成形工艺及其有限元数值模拟 5.1 回转成形工艺 5.1.1 辊锻成形工艺 5.1.2 摆动辗压工艺 5.1.3 径向锻造工艺 5.1.4 旋压成形工艺 5.1.5 辗扩变形工艺 5.1.6 楔横轧变形工艺 5.2 摆动辗压工艺数值模拟 5.2.1 摆动辗压接触区域压力分布.的有限元分析 5.2.2 摆动辗压变形特征的有限元分析 5.2.3 摆动辗压工艺参数对变形规律影响的有限元分析 5.3 轴承套圈冷辗扩成形有限元模拟 5.3.1 轴承套圈成形有限元分析模型的建立 5.3.2 有限元建模的关键处理技术 5.3.3 深沟球轴承套圈冷辗扩成形数值模拟第6章 挤压工艺及其有限元数值模拟 6.1 挤压工艺的变形方式及工艺特点 6.1.1 挤压工艺的主要变形方式 6.1.2 挤压技术的特点 6.2 挤压技术数值模拟 6.2.1 挤压成形数值模拟的理论分析基础 6.2.2 挤压成形过程中主要的数值模拟方法 6.2.3 挤压工艺过程DEFORM数值模拟的关键技术 6.2.4 挤压工艺的DEFORM分析流程 6.3 轴向挤压类零件的DEFORM-2D分析实例 6.4 DFL350型活塞头成形工艺的DEFORM-3D分析实例第7章 铝型材挤压工艺及其数值模拟 .1 铝型材挤压生产流程及工艺分类 7.2 铝型材挤压设备 7.3 铝型材挤压成形工艺 7.4 铝型材挤压数值模拟实例 7.4.1 实心铝型材挤压 7.4.2 空心铝型材挤压第8章 其他体积成形工艺及其有限元数值模拟 8.1 粉末锻造工艺及其有限元数值模拟 8.1.1 粉末锻造工艺 8.1.2 粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析 8.2 等通道弯角挤压工艺及其有限元数值模拟 8.2.1 等通道弯角挤压过程有限元数值模拟研究 8.2.2 ECAP工艺受力分析及数值模拟 8.3 微塑成形工艺及其数值模拟 8.3.1 微塑成形工艺及其特点 8.3.2 微塑成形数值模拟第9章 金属体积成形的优化设计方法 9.1 锻造过程优化设计基本理论与方法 9.2 预锻模形状优化设计 9.3 微观组织优化设计 9.4 锻造工艺及模具优化设计实例第10章 金属体积成形模具状况分析 10.1 影响模具失效的基本因素 10.1.1 模具的工作条件 10.1.2 模具的结构形式与几何形状 10.2 金属体积成形模具的工作条件及其失效形式 10.3 模具失效形式分析 10.3.1 磨损 10.3.2 断裂 10.3.3 变形 10.4 模具工作状况模拟分析 10.4.1 齿轮坯锻模应力及变形分析 10.4.2 汽车轮毂锻模磨损分析及寿命预测附录 附录A 国内外常用钢钢号对照表 附录B 国内外常用铝及铝合金牌号对照表 附录C 两维体积成形刚/粘塑性有限元分析程序参考文献
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