金属成型（共9篇）
金属成型 篇1
摘要：本文以冲压成型产品质量为前提, 阐述了在板料产生塑形变形过程中, 影响产品质量的诸多因素, 为研究提高冲压产品的质量提供理论支撑。
关键词：基本理论,成型质量,成型性能
金属在外力作用下产生形状和尺寸的改变, 称为变形。冲压加工正是利用了金属产生塑性变形来加工制造产品的。要掌握冲压成型加工技术, 必须了解冲压成型的一些基本理论。基本理论包括基本概念、力学基础以及在成型过程中板料表现出的成型性能。
1 金属板料的屈服条件
当金属的的某一点受到的应力达到或超过该金属材料本身的屈服极限时, 该点进入塑性状态.但是对于处于复杂情况的变形来说, 我们并不能仅仅靠一个应力分量来判断该点是否进入塑形状态。只有当各个分量之间符合一定的关系时, 该点才能进入塑形状态。这种关系我们称之为塑性变形或者屈服准则。
屈雷斯加指出:“任意应力状态下只有最大剪应力达到某临界值后, 材料才开始屈服。”这就是最大剪切应力理论, 通过实验可知, 此最大临界值等于屈服极限的一半。此理论具有一定的精度, 但是它只是考虑了最大剪切应力, 不够完善。另一位科学家密席斯提出了另一个条件对其加以修正, 提出:“当某点的等效应力, 达到某一临界值时, 材料开始屈服。”表达式如下:
经过整理化简计算, 得到:
式中β是与应力状态有关的参数。当受单向拉伸和压缩、双向等拉和等压时, β=1;纯剪、平面应变时, β=1.155。在应力分量未知情况下, β可近似取1.1。
2 板料塑性变形时的应力应变关系
物体变形后应力和应变之间存在一定的联系, 如图1所示:
在弹性变形阶段:应力与应变之间是线性、可逆的关系, 撤去外力后, 变形可以恢复, 应力与应变之间的关系与加载的历史无关。
在塑形变形时:应力与应变之间是非线性、不可逆的关系, 应力和应变不能简单的进行叠加。加载时, 应力应变曲线在图中沿ABC变化, 在C点卸载时, 应力和应变沿着CD变化, 如果再一次加载, 应力应变就会沿着DC上升, 与初始加载的路线不同, 所以变化过程不是可逆的。因此, 塑性变形不仅和应力应变有关, 还与加载历史有密切的关系。
我们通过对塑形变形时应力应变关系的分析, 得出以下结论:
1) 应力与应变分量的符号不一定一致, 即拉应力不一定对应拉应变, 压应力不一定对应压应变。
2) 某方向应力为零, 应变不一定为零。
3) 在任何一种应力状态下, 应力分量的大小与应变分量的大小次序是相对应的, 即σ1≥σ2≥σ3, 则有ε1≥ε2≥ε3。
3 板料塑形变形的基本规律
3.1影响板料塑性变形的因素
3.1.1变形速度和变形温度的影响
如图2所示, 在变形速度小于a轴线以左时塑形降低, 变形抗力增加;超过了a点的速度时, 塑形增加, 变形抗力减弱, 这是由于金属中产生了能量转换, 使金属温度升高, 降低了变形抗力的影响。
3.1.2应力状态的影响
经过实践证实, 金属塑性变形时, 三个方向中压应力的数目越多, 金属表现的塑性越好;反之。拉应力越多, 金属的塑形就越差。
3.1.3最小阻力定律
经过实践证实, 在冲压生产中, 金属在变形过程中, 材料总是沿着阻力最小的方向流动。一般来说, 金属中某一点的最小阻力方向存在于该点向金属所有变形方向中的最短法向方向。因此, 金属的变形中, 最大变形存在于阻力最小的方向上。
例如, 我们需要将一个方形的板料, 拉伸成型出一个筒形零件, 如果再成型中我们不考虑最小阻力定律的话, 最后工件经过拉深后凸缘没有形成直线, 而是形成了圆弧, 即为最小阻力的影响。
因此, 在冲压生产中, 必须要正确控制金属的流动, 通常称为开流和限流。开流就是在需要金属流动的地方, 尽量较少阻力, 反之即为限流。在金属变形时, 如果需要大量的金属流入, 但是不能够实现时, 就会产生金属严重变薄甚至断裂的现象产生。但是, 有些位置不需要大量的金属流入, 出现了大量金属流入的现象就会产生材料堆积, 形成褶皱。这就需要我们在模具设计、工艺处理等方面进行处理了。
4 板料的冲压成型性能
所谓板料的冲压成型性能指的是我们所选择的板料是否适合采用冲压加工的方法成型, 主要有三个要素决定:成型极限、贴模性、形状冻结性。三种指标中, 后两种决定零件的形状精度, 第一种表征的是材料开始出现裂纹的极限变形程度。成型性能的好坏与板料的力学性能有直接的联系。
1) 屈服极限σs:通过实验证实, σs小, 材料容易屈服, 变形抗力小, 回弹小, 贴模型和形状冻结性好, 但是易起皱。
2) 屈强比σs/σb:σs/σb小, 材料由屈服阶段到塑形变形阶段的变形区间大, 对成型有利。一般小的屈强比对于材料的抗破裂性有利, 容易得到稳定的工件形状, 回弹小。
3) 硬化指数n:材料在冷态下产生塑性变形时材料的硬化速度。n值越大, 材料的硬化效应越明显, 对于伸长类变形来说是有利的。通过证明:材料的硬化指数n, 其值为细颈点应变εj, 所以硬化指数越高, 材料均匀变形的能力就越强。
除了上述几点之外, 与板料冲压成型性能有关的还有板厚方向性系数γ, 板平面各向异性系数△γ, 这些因素对于产品的成型质量有着非常重要的影响。
金属成型 篇2
答：冲裁间隙过小：材料在刃口处的裂纹不重合，凹模刃口处的裂纹进入凸模下压应力区停止发展，而由凸模刃口处裂纹进入凹模上压应力区停止发展，此时两裂纹在最近处发生第二次拉裂。上裂纹表面压入凹模时，受凹模挤压产生第二光亮带。在两光亮带之间夹有残留的断裂带，部分材料挤出材料表面形成高而薄的毛刺。
间隙过大：材料在刃口处的裂纹也不重合。第二次拉裂产生的断裂带斜度增加，因此断面产生两个斜度，此时毛刺大而厚难于去处降低冲裁件的质量。
确定锻造温度范围的原则是什么？
答：确定锻造温度范围的基本原则是：在锻造温度范围内，应保证金属具有良好的塑性和较低的变形抗力以利于锻造变形；能改善金属内部组织性能，获得优质锻件；范围宽度尽可能大些，以减少加热火次，提高生产效率。
模锻件图：确定模锻工艺和设计锻模的依据，指导模锻工进行生产和检验人员验收的主要技术文件。分为冷锻件图，用于锻件检验，热锻件图，用于模锻设计和加工。冷锻件图是编制锻造工艺规程、验收锻件、设计检验夹具及机械加工卡具的依据。热锻件图是在冷锻件图的基础上加上热胀量而设计的，它是设计、制造锻造模具及切边模的依据.终锻型腔设计内容为如何绘制锻件图和确定飞边槽尺寸。
冷热锻件图区别：热锻件图尺寸比冷锻件图相应尺寸增加一个收缩率。飞边槽作用：容纳多余金属。增加金属流入型腔的阻力。缓冲，减轻上下模大几，防止模锻早期破裂和压塌。容易切边。
从模腔中挤出，从而获得所需形状，尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。分类：
正挤压：金属被挤压出方向和加压方向相同
反挤压：金属被挤出方向和加压方向相反。凸模向下，受力大于凹模。复合挤压：一部分金属被挤出方向和加压方向相同，一部分相反 径向挤压：挤压时金属的流动方向和凸模轴线方向相垂直。
冷锻件用材料：线材，棒材，板材。下料方法：切削，剪切，冲裁，拉深反挤压
在回复温度以下进行的锻造。包括镦锻，模锻，挤压，压印。
1.冲压:在室温下，利用冲模在压床上对金属板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而得到一定形状，满足一定使用要求零件的一加工方法.冲压加工的三要素
1、合理的冲压成形工艺
2、先进的模具
3、高效的冲压设备
冲压加工优点：属少、无屑加工，能加工形状复杂的零件，零件精度较高，零件强度、刚性高而重量轻、外表光滑美观，材料利用率高，生产率高，便于实现机械化和自动化，操作方便，要求的工人技术等级不高，产品的成本低。缺点：模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限制。生产中有噪音。
2.变形性质分类：分离工序，成型工序
压力机型号：JB23-63 J机械压力机第二种变形23开式可倾压力机63公称压力630KN,63tf 力学性能和冲压成型关系：板料的强度指标越高，产生相同变形量所需要的力越大。塑性指标越高，成型时承受的极限变形量越大。刚性指标越高，成型时抗失稳起皱能力越大。伸长率大，屈强比小。弹性模量大，硬化指数高，厚向异性系数大，有利于冲压成型。
3.板料对冲压成型工艺的适应能力，称为板料的冲压成形性能。板料在成形过程出现两种失稳显现：拉伸失稳，板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂。压缩诗文，板料在压应力作用下起皱。板料在失稳前可以达到的最大变形程度叫做成形极限。
4.冲裁：利用冲模使板料一部分沿一定轮廓形状和另一部分相互分离的冲压工序。包括落料冲孔切口切边剖边整修精密冲裁等。
冲裁变形机理不同，分为普通冲裁:凸凹模刃口间产生剪裂纹的形式实现材料分离。精密冲裁：以塑性变形的形式实现材料分离
5.冲裁变形过程：弹性变形阶段（变形区内部材料应力小于屈服应力）塑性变形阶段（变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形）断裂分离阶段（变形区内部材料应力大于强度极限）
6.冲裁件断面：圆角带（光滑圆弧带，刃口刚压入材料，刃口附近材料牵连产生弯曲伸长变形。弹性变形阶段产生，大小与材料塑性和模具间隙有关）光亮带（塑性剪切变形时产生，材料在模具侧面接触中挤光形成的光亮垂直断面，质量最好的区域）断裂带（刃口处微裂纹在拉应力下不断扩展断裂形成撕裂造成）毛刺（模具拉挤结果，毛刺不可避免。裂纹产生点和刃尖距离为毛刺高度）
冲裁件质量影响因素：质量指标:：断面质量，尺寸精度，形状误差
7.影响断面质量因素：断面光亮带越宽，断裂带越窄，毛刺和圆角越小，冲裁件断面质量越好。可以通过增加光亮带的高度（延长塑性变形，推迟裂纹产生，增大光亮带），休整工序实现。1材料性能：塑性好，裂纹出现迟，板料剪切深度大，光亮带比例大，毛刺大，断裂带窄。2模具间隙：冲裁间隙过小：材料在刃口处的裂纹不重合，凹模刃口处的裂纹进入凸模下压应力区停止发展，而由凸模刃口处裂纹进入凹模上压应力区停止发展，此时两裂纹在最近处发生第二次拉裂。上裂纹表面压入凹模时，受凹模挤压产生第二光亮带。在两光亮带之间夹有残留的断裂带，部分材料挤出材料表面形成高而薄的毛刺。间隙过大：材料在刃口处的裂纹也不重合。第二次拉裂产生的断裂带斜度增加，因此断面产生两个斜度，此时毛刺大而厚难于去处降低冲裁件的质量。
8.模具刃口锋利情况：模具刃口磨损成圆角变钝，刃口和材料接触面积增加，应力集中效应减轻，挤压作用大，延缓裂纹的产生，制件圆角大，光亮带宽，裂纹发生点由刃口侧边向上移动，毛刺高度增大，即使间隙合理也产生较大毛刺。凸模钝落料件产生毛刺，凹模钝冲空间毛刺
9.模具和设备的导向情况：精度高，冲裁间隙合理，断面质量好
10.影响冲件尺寸精度的因素：1冲模本身的制造精度2模具间隙3材料性质4工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。
11.间隙：冲裁模凸模工作部分和凹模工作部分之差。
金属成型 篇3
关键字：高能气体保护脉冲冷弧技术成型，红外测温，激光实时补偿，氩气降温
1.引言：快速成型技术[1-4]集成现代数控技术、CAD/CAM技术、材料科学等领域的最新成果，以增材制造为思想，以降维制造为手段，实现三维原型件或功能件的先进制造技术。当前，快速成型技术基本用于非金属样件的加工，然而其加工出来的产品，在机械、力学及材料学等各方面的性能，还不能够满足工程上的实际需求。另外当前的快速成型技术成型的精度比较低有待进一步的提高。目前最主要的金属快速成型装置多为采用了激光器或者是电子束作为成型的探头，然而此类设备的结构比较复杂、功耗较大、寿命却相对来说比较短。工业生产对提高设备的成型精度和降低设备的运行成本有十分迫切的需求。因此，基于精密焊接技术基础的快速金属模型、模具的制造是一种非常实用又制造成本较低的方法， 其研究具有较高的理论意义和很大的实用价值。
2.研究内容：在金属高能脉冲熔积快速成型系统中，控制模块和软件的设计与实现是其核心。主要包括模型建立、数据转换、传送、解析、电机控制模块。系统采用 ATmega2560核心板为控制器，系统首先采用CAD制图模块制作出三维立体模型并导出其G码，然后通过C#编写上位机软件将G码传递给ATmega2560控制端，ATmega2560可以自动解析G码，从而控制电机及喷头的运动，最终实现三维立体成型。控制模块结构原理图如下图1-1所示：
图1-1 控制模块结构原理图
2.1 控制电路总体结构
本系统控制核心采用ATmega2560，系统包括步进电机驱动、喷头控制、走丝控制、红外测温控制四部分。ATmega2560控制板通过串口与上位机软件进行通信，当接收到上位机发送的G码后，进行传递解析并控制相应的步进电机动作。此外，固态继电器实现喷头的运动及温度控制。红外测温模块采用MS6520B红外测温枪，红外测温枪主要用于温度的测量与显示。控制电路采用ATmega2560控制板为核心控制器，与电机驱动电路、温度控制电路相结合实现喷头的运动及温度控制。控制电路的核心部分为ATmega2560，其作用是解析从上位机端接收到的数据（G代码），生成相应的控制信号，分别控制电机驱动模块和SSR固态继电器，进一步驱动XYZ轴步进电机及喷头。控制器设计如图2-1所示：
图2-2 控制器设计
2.2 关键模块的设计与实现
金属高能脉冲熔积快速成型系统关键模块的设计与实现主要包括：核心控制模块、USB通信模块、XYZ轴运行控制模块、电机驱动模块、限位开关电路模块。
2.2.1 核心控制模块
本系统控制核心采用ATmega2560控制板，通过USB通信模块与PC通信，接收数据并处理，通过控制步进电机带动喷头运动，根据三维模型快速成型工件。ATmega2560运算速度快、精度高，是一种简单易用的开源形电子原型平台。本研究采用ATmega2560控制步进电机驱动喷头、走丝、红外测温动作，与PC机外围设备相连，运行时与PC机上的软件进行通信。
2.2.2 USB通信模块
成型机原型系统中计算机软件模块与ATmega2560控制板的交互，通过USB通信模块来完成。USB通信模块主要负责PC机端与ATmega2560端的信息传输，只需通过一根USB线就可实现接口转换。使其在上位机中不需根据情况改变传送数据类型，而直接传送数据，该模块通过转换数据使得上位机和下位机能实现高效通信。由于电脑中并没有串行UART接口，而ATmega2560控制板只能通过USB转串口电路实现电脑与电脑之间的通信。接口转换芯片采用FT232RL，可以实现USB到串行UART接口的转换，也可转换到同步、异步Bit-Bang接口模式。
2.2.3 XYZ轴运行控制模块
金属高能脉冲熔积快速成型系统的主体框架由直线光轴搭建，光轴之间用框架脚连接，并将步进电机固定在各轴上。中心的熔积喷头由ATmega2560控制，X、Y、Z控制系统有四个步进电机驱动，电机由ATmega2560控制。X、Y、Z轴互为直角，X、Y轴是由同步带分别接一个步进电机来定位，Z轴则是由丝杆控制，通过两个步进电机驱动，喷头由一个单独的步进电机控制。
2.2.4 XYZ运动电机驱动模块
ATmega2560通过4块A4988电机驱动芯片来控制系统X、Y、Z轴的移动，使控制系统精度高，稳定性好，同时A4988较小的结构节省了安装空间。A4988芯片是一种带转换器和过流保护的 DMOS 微步驱动器，驱动芯片通过响应ATmega2560发送的数据来控制步进电机运动。
2.2.5 限位开关电路模块
限位开关是一种电气开关，用以限定机械设备的运动极限位置。为了避免喷头部分运动而碰到系统周围框架，造成支撑杆和传动带损坏。在喷头运动边界部分安装限位开关，当喷头运动到极限范围时会触碰到限位开关，从而使电路断开，及时保护系统。
2.3 通信软件部分
通信软件是一套由C#编写的上位机控制软件，它与ATmega2560通过串口进行通信，并且将需要成型的三维图像信息转换成可以识的G代码，并将其传输给ATmega2560。本部分通信软件的开发环境为Microsoft Visual Studio2010，采用C#为开发语言，通信方式通过USB进行串口通信。通信软件工作的方式首先对电路板进行测试。设置发送数据方式为手动控制，可以通过改变X、Y、Z轴的坐标参数来控制快速成型机的运动。其次进行实物打印，设置发送数据方式为自动发送，打开串口，控制软件可以将模型编辑器生成的G码通过串口自动发送给ATmega2560。单片机对G码进行解析，从而控制X、Y、Z轴的电机运动。整个环节中，ATmega2560编程采用IDE编程软件，其界面友好，编程简单，而且是开放源代码的软件，它还免费提供了丰富的函数库可以随时调用。并且只需要一根USB线就可以将编写好的程序方便的下载。C#编程采用Microsoft Visual Studio2010进行编程，它不仅具备操作简单、使用方便、易于编程与下载的功能，还具有集成的开发环境、上位机控制和实时测试的功能。
2.4 CAD成型软件接口
系统首先使用CAD绘图软件画出所要成型件的CAD模型，然后用G码转换器把CAD模型转换成G码。再使用G代码传输软件读取G码，并把G码信息解码后通过串口传送给ATmega2560完成相应控制动作。下图中的2-1为CAD模型设计，2-2为G代码传输到上位机。
图2-2 CAD模块设计 图2-3G代码传输到上位机
左图直接将需要成型的模型生成G代码文件，然后G代码文件经过右图打印机控制软件传送给ATmega2560，ATmega2560控制板可以自动解析G代码，从而控制电机运动，实现快速成型。
3 总结
对金属高能脉冲熔积快速成型系统的核心控制部分进行了详细研究与实现，完成了核心控制电路的设计以及通信模块的设计。完成了ATmega2560核心控制器与C#通信软件的编程。实现了CAD成型软件接口通过ATmega2560的G码解析执行，并将其发送到上位机软件，控制器可以很好的控制步进电机和喷头动作。
参考文献：
[1]王位. 三维快速成型打印技术成型材料及粘结剂研制[D].华南理工大学，2012.
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作者简介：汪静，甘肃省电力公司电力经济技术研究院，甘肃省兰州市七里河区西津东路628号，邮编：730000，女，1988.12生，汉，甘肃陇西人，初级助理工程师，硕士研究生，方向：智能仪器与检测技术，电话18709578169
浅谈新型金属材料成型加工技术 篇4
关键词：新型金属材料,成型加工,加工技术,技术创新
当前, 新型的金属复合材料已经得到了广泛的应用, 复合型材料虽然成本与技术要求都较高, 但其所具有的材料特性相较于普通的金属材料具有更高的性能优势, 成为工程建设的重要材料。除此之外, 更多的零部件制作采用新型金属材料, 也催生了很多先进的成型加工技术。那么在新时代背景下, 究竟如何才能进一步存进新型金属材料成型加工技术的发展与完善, 是当前的材料工程师应该重点关注的问题。
1 关于新型金属材料的综述
1.1 新型金属材料的固有特性
新型金属材料的种类繁多, 都涵盖在合金的范畴之内, 金属材料的固有特性包括以下几点:新型金属材料具有更好的延展性;新型金属的化学性较为活泼;新型金属具有特有的光泽与色彩等。当前应用广泛的新型金属材料包括形状记忆合金、高温合金、贮氢合金以及非晶态合金等。
1.2 新型金属材料的加工特性
1.2.1 焊接性
焊接性是金属成型加工的基础特性之一, 所指是金属材料通过焊接来完成二次成型并满足设计要求。新型金属材料的焊接性良好, 在焊接时可以保证没有气孔、没有裂缝等。新型金属材料具有好的焊接性通常收缩小、导热性能好。
1.2.2 锻压性
锻压性对于金属的成型加工的关键因素, 金属具有的锻压性能够使金属在锻压的过程中承受塑性变形, 并有效缓解冲压。除此之外, 金属的锻压性还会受到加工条件的影响。
1.2.3 铸造性
金属所具有的铸造性包括收缩性、流动性、偏析以及裂纹敏感性等具有相关性, 由于新型金属材料均为合金, 因此其中含有的高熔点元素会金属的流动性降低, 给材料成型加工增加了一定的难度。
2 新型金属材料成型加工的原则分析
应用于工程施工以及企业产品中的新型金属材料通常具备耐磨性良好、硬度高的特性, 具备这些特性的新型金属材料能够满足工程及产品的成型与质量要求, 却也为成型加工带来了一定的难度。通常情况下, 为了保障金属材料成型加工的质量, 针对不同的金属会采用不同的加工技术。例如有些特殊的金属复合金属材料只有通过金属基复合材料的纤维性增强, 才能实现成型加工。而其他特殊的新型金属材料在进行成型加工时需要更加复杂的技术, 因此, 在进行二次加工时要做到因材料的不同而采取有针对性的技术, 做到具体问题具体分析, 从而切实推进新型金属材料成型加工的实践进程。
当前, 新型金属材料的成型加工通常会涉及到焊接、挤压、铸造、超塑成型以及切削加工等加工技术, 笔者通在实际的工作中发现, 加工过程中的任何一个小的失误或者纰漏, 都会对材料的成型造成一定的影响, 因此, 在加工之前, 一定要对金属材料的物理及化学属性进行深入的、透彻的了解, 从而能够基于其可塑性实现成型加工, 这也是当前选择复合材料的重要原则与指标之一。
3 新型金属材料成型加工的技术
3.1 粉末冶金成型加工技术
粉末冶金法是应用于新型金属材料成型加工中的最早的技术之一, 主要用于制造复合材料零件、颗粒制造以及金属基复合材料中的晶须增强等, 且以上成型加工可以通过这一方法直接完成。粉末冶金加工技术的适用范围主要是针对尺寸较小、形状不复杂以及较为精密的零件, 因为粉末冶金技术的优势在于成型制作过程中能够根据实际中的需求来进行增强相含量的调节, 即颗粒含量在半数以上;制作中的增强相较为精密, 且组织更加细密, 除此之外, 粉末冶金法还具有界面反应少的优势, 有效提升了工作效率。例如, 美国的DWA公司在设备支撑架以及自行车架等的制作方面就充分应用了这一方法。
3.2 铸造成型技术法
铸造成型技术法已经经过了实践的检验, 成为当前最为成熟的铸造技术。铸造成型法能够满足笔者在上文中所提及的加工原则, 还被广泛应用于复合材料零件的生产与制作之中。当前, 随着实际加工情况复杂性的增加, 使得铸造成型法滞后性明显, 具体的参数设置以及工艺方法选择等都必须进行改进, 在成型加工的过程中, 流动性的增加以及熔体的粘度等都会受到材料中颗粒增加的影响, 除此之外, 高温也会使材料的化学属性发生变化。针对以上出现的问题, 具体有效的解决方法在于针对不同的材料成型加工采取熔模铸造、压铸、金属型铸造以及砂型铸造等方法。
3.3 机械加工铸造法
机械加工铸造法通常利用铣、车、以及钻等方法进行金属基复合材料的加工, 与其他金属的加工相同的是在精加工铝基复合材料中采用金刚石道具来进行成型加工。具体的方法有以下几种:首先是铣削的方法, 具体的材料包括l5%~20%的粘结剂、聚金刚石刀具以及端面铣刀, 在进行铣削时需要先利用切削液来实现冷却, 并增加铣削颗粒;其次是车削的方法, 利用乳化液进行冷却, 刀具为硬质合金刀具;最后则是钻削的方法, 利用外切削液进行冷却, 通常采用PCD镶片麻花钻头。
3.4 电切割技术法
电切割法是指在成型加工过程中根据零件形状的负极来决定采取怎样的几何切割形状, 在材料切割时利用正极溶解的基本方式来实现材料的切割。对于零件成型加工中存在的残屑以及未溶解的纤维等, 可以利用零件与负极之间的间隙来实现清洗。与传统的放电加工法相比, 显著优势在于在介电流液中浸入移动的电极线, 从而能够通过液体压力冲刷以及局部高温实现对零件的成型加工。利用电切割法进行成型加工时, 非导体复合材料通常会由于放电效果差而产生一定的影响。如在铝基复合材料加工时, 由于切割速度慢以及切口粗糙等问题, 就不能沿用传统的切割参数。
3.5 焊接技术法
焊接技术法作为成型加工的重要方法之一, 通常被应用于金属及复合材料成型构建中, 例如航天飞机、汽车传动轴以及自行车等。焊接熔池的流动性以及粘度等易发生变化, 并受到增加物的影响。成型加工中, 金属的化学反应通常发生在基体金属与增强物之间, 对焊接速度造成了一定的限制, 面对这一问题, 通常的解决办法有以下几种:首先是基于惯性摩擦, 将其中一个部件进行轴对称旋转;其次是熔化焊的基本处理方法;除此之外, 还可以利用扩散焊的方法进行焊接。
3.6 模锻塑性成型法
模锻塑性成型法在镁基复合材料与铝基础复合材料中有广泛的应用, 成型法涉及到超速成型、模锻以及挤压等方法。利用此方法生产出来的零器件性能好、组织更加细密。但是在应用的过程中需要注意以下几方面:第一方面是通过挤压温度的适度提高, 可以对应提高金属材料的塑性;第二方面是在模具表面进行涂层或者使用润滑剂等实现摩擦条件的改善, 降低材料成型的难度;第三方面则是挤压速度受到增加物的影响, 为了防止零件产生横向裂纹, 一定要控制好挤压速度。
4结语
新型金属材料作为一种现代化的先进材料, 拥有更为广泛的实际应用价值, 而其所具有的高模量、高韧性以及高强度的特性使其更具生命力。成型加工作为二次加工, 涵盖了金属学、物理学、传热学等多个学科, 这就使得在在成型加工时需要进行更加深入的、广泛的探究。笔者相信, 在现代科学技术迅速发展的今天, 通过对新型金属材料成型加工技术的探究, 能够为金属材料的广泛应用提供可能, 同时为金
属产业结构的调整与优化奠定基础。
参考文献
[1]候立强, 郭秋颖.新型金属材料成型加工技术分析[J].科技研究, 2014 (5) :124.
金属成型 篇5
成型技术模拟试题
一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、主要负责调查生产经营单位和相关部门在安全生产管理、安全培训和政府监管监察等方面存在的问题，并负责提出对责任人的处理建议的事故调查工作小组是（）。
A．技术分析组 B．综合组
C．设备管理组 D．管理调查组
2、依据《道路交通安全法》的规定，对交通事故损害赔偿的争议，当事人可以请求公安机关交通管理部门__，也可以直接向人民法院提起民事诉讼。A．裁定 B．仲裁 C．调解 D．裁决
3、动火作业不包括__。A．特级动火 B．特殊动火 C．一级动火 D．二级动火
4、根据《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》，下列应进行重大危险源申报的是（）。
A．存储2t黑火药和2t烟火药的仓库 B．存储5t黑火药和3t烟火药的仓库 C．存储0.1t黑火药和0.3t烟火药的仓库 D．存储0.5t黑火药和0.2t烟火药的仓库
5、甲是某公司起重机司机，1年前通过《特种作业人员操作证》复审，因工作调整离岗8个月，现又调回起重机司机岗位，则甲必须经__，确认合格后才可上岗工作。
A．全面健康体检
B．起重机操作技能培训 C．起重机实际操作技能考核 D．起重机安全理论考试
6、__是在发展事件树的过程中，将与初始事件、事故无关的安全功能和安全功能不协调、矛盾的情况省略、删除，达到简化分析的目的。A．分析事件树 B．简化事件树 C．完善事件树 D．画出事件树
7、发生事故后，作为不同的事故报告主体应当履行各自的报告义务。事故现场有关人员应立即向__报告。
A．事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门 B．事故发生单位的行业主管部门 C．属地安全生产监督管理部门 D．事故发生单位的主要负责人
8、应急恢复内容不包括__。A．现场清理 B．安全教育 C．人员清点 D．事故调查
9、综合防尘措施八字方针中不包括__。A．革 B．湿 C．风 D．教
10、__是应急预案的总体描述。A．本质安全计划 B．基本预案 C．临时预案
D．紧急救援预案
11、危险化学品必须贮存在经公安部门批准设置的专门的危险化学品仓库中，经销部门自管仓库贮存危险化学品及贮存数量必须经__批准。未经批准不得随意设置危险化学品贮存仓库。A．安全部门 B．消防部门
C．危险品管理部门 D．公安部门
12、零售业务的店面经营面积(不含库房)应不少于__，其店面内不得设有生活设施．
A．30m2 B．40m2 C．50m2 D．60m2
13、漏电保护器额定漏电动作电流在__者属于高灵敏度型。A．30mA～1A B．30mA及以下 C．1A以上 D．1A以下
14、（）事故是指由于人们违背自然或客观规律，违反法律、法规、规章和标准等行为造成的事故。A．责任 B．伤亡 C．非责任 D．非伤亡
15、机车车辆无论是否属于空、重状态，均不得超出机车车辆限界，其上部高度至钢轨顶面的距离不得超过__，其两侧最大宽度不得超过3400mm。A．6000mm B．4800mm C．3600mm D．3000mm
16、一般墙体大模板在常温条件下，混凝土强度达到__即可拆除。A．0.5N/mm2 B．1.0N/mm2 C．1.2N/mm2 D．1.5N/mm2
17、船员航海知识浅薄，技术素质低劣以及诲上经验不足，均是导致海损事故发生的因素。对多起海事原因的分析表明，约有__以上的海事是由人为因素造成的，说明船员条件是水运安全的直接重要因素。A．1/3 B．2/3 C．1/4 D．3/4
18、压力容器的最高工作压力，对于承受内压的压力容器，是指压力容器在正常使用过程中，容器__可能出现的最高压力。A．底部 B．中部 C．顶部 D．侧面
19、__指工作地点、在一个工作日内、任何时间不应超过的有毒化学物质的浓度。A．短时间接触容许浓度 B．最高容许浓度
C．时间加权平均容许浓度 D．长时间接触浓度 20、由职业性危害因素所引起的疾病称为职业病，由国家主管部门公布的职业病目录所列的职业病称为__职业病。A．劳动 B．环境 C．重度 D．法定
21、我国煤矿安全监察实行__的管理体制。A．垂直管理，分级监察 B．横向管理，分级监察 C．属地管理，垂直监察 D．属地管理，分级监察
22、__适用于我国境内一切有职业危害的作业的用人单位，除尘肺病、农林业生产活动中使用农药或生活中误用各类农药而发生中毒以外的一切职业病报告。A．职业病报告卡 B．职业病报表
C．职业病记录登记 D．职业病检查情况
23、__不属于应急预案文件体系的内容的选项是__。A．指导书 B．记录 C．程序 D．名称
24、机动车辆载物应当符合__，严禁超载。A．国家规定的重量 B．《道路交通安全法》规定的重量 C．核定重量 D．载重重量
25、__是变配电站的核心设备。A．电力电容器 B．电力变压器 C．高压开关
D．高压负荷开关
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、下列事故中，属于电气事故的包括__。A．雷电和静电事故 B．电磁辐射事故
C．电焊操作引燃事故 D．触电事故
E．电气线路短路事故
2、危险与可操作性研究的分析步骤包括：__、填写汇总表等。A．划分单元 B．收集资料
C．定义关键词表 D．分析偏差
E．分析偏差原因及后果
3、按照安全评价给出的定量结果的类别不同，定量安全评价方法可以分为__。A．LEC法
B．因素图分析法 C．概率风险评价法 D．危险指数评价法
E．伤害(或破坏)范围评价法
4、根据《安全生产违法行为处罚办法》，案件调查终结后，安全生产监督管理部门或者煤矿安全监察机构负责人应当及时对有关案件材料、当事人的陈述和申辩材料、听证会笔录等调查结果进行审查，根据不同情况，分别做出如下决定：__。A．确有应受行政处罚的违法行为的，根据情节轻重及具体情况，做出行政处罚决定 B．违法行为轻微，依法可以不予行政处罚的，不予行政处罚 C．违法事实不能成立的，不得给予行政处罚 D．违法行为已构成犯罪的，移送政府机关 E．违法行为已构成犯罪的，进行刑事处罚
5、下列属于事故概况的是__等。A．事故经过
B．事故教训和防范措施 C．结案情况 D．事故原因 E．事故时间
6、根据锻造加工时金属材料所处温度状态的不同，锻造可分为__。A．热锻 B．温锻 C．冷锻 D．水压锻 E．超高温锻
7、依据《消防法》的规定，对消防安全重点单位有违反消防法》规定的违法行为，分别给予__的行政处罚。A．警告 B．罚款
C．责令停止违法行为 D．开除 E．拘留
8、常用的危险、有害因素分析方法大致可分为__。A．直观经验分析方法 B．系统安全分析方法 C．对照法 D．经验法 E．类比方法
9、事故预警的主要依据是与事故有关的外部环境与内部管理的原始信息。原始信息包括__，同时包括国内外相关的事故信息。A．现实信息 B．实时信息 C．无效信息 D．历史信息 E．部分有效信息
10、应急预案的演练是检验、评价和保持应急能力的一个重要手段。对应急预案的完整性和周密性进行评估，可采用各种应急演练方法。下列有关演练的说法，正确的是__。
A．功能演练是检测、评价多个政府部门在紧急状态下实现集权式的运行和响应能力
B．桌面演练是锻炼参演人员解决问题的能力，解决应急组织相互协作和职责划分的问题
C．功能演练是指针对应急响应功能，检验应急人员以及应急体系的策划和响应能力
D．全面演练指针对应急预案中全部或大部分应急响应功能，检验、评价应急组织应急运行能力的演练活动
E．口头演练是采取口头评论形式，收集参演人员的建议，总结演练活动和提出有关改进应急响工作的建议
11、国家安全生产监督管理部门在行政执法时具有__特征。A．权威性 B．强制性
C．普遍约束性 D．可灵活处理性 E．公开性 12、20世纪末，职业安全卫生问题成为非官方贸易壁垒的利器。在这种背景下，__的健康安全管理理念逐渐被企业管理者所接受，以职业健康安全管理体系为代表的企业安全生产风险管理思想开始形成，现代安全生产管理的内容更加丰富，现代安全生产管理理论、方法、模式以及相应的标准、规范更成熟。A．风险评价 B．控制环境污染 C．危险预警 D．以人为本 E．持续改进
13、危险分析的结果应提供__等。A．地理、人文、地质和气象等信息
B．可能的重大事故种类及对周边的后果分析 C．可能影响应急预案的不利因素 D．特定的时段
E．功能布局及周边情况
14、以下包含在重大危险源控制系统中的有__。A．重大危险源的信息发布 B．重大危险源的评价 C．重大危险源的管理
D．重大危险源的事故应急救援预案 E．重大危险源的辨识
15、依据《安全生产法》的规定，生产经营单位的主要负责人对本单位安全生产工作负有的职责有__。
A．督促、检查本单位的安全生产工作，及时消除安全生产事故隐患
B．向从业人员如实告知作业场所存在的危险因素，监督劳动防护用品的使用 C．及时、如实报告生产安全事故
D．组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案 E．保证本单位安全生产投入的有效实施
16、煤矿事故中有下列__情形的，给予警告，可以并处3万元以上15万元以下的罚款。
A．不按规定及时、如实报告煤矿事故的
B．采取威胁、强迫等手段迫使遇难人员家属同意私下了结的 C．阻碍、干涉事故调查的 D．拒绝接受调查取证、提供有关情况和资料的 E．伪造、故意破坏煤矿事故现场的
17、《消防法》规定，消防安全重点单位应当履行下列消防安全职责__。A．设置防火标志，实行严格管理
B．建立防火档案，确定消防安全重点部位 C．实行每周防火巡查，并建立巡查记录 D．严格管理，对职工进行消防培训
E．制定灭火和应急疏散预案，定期组织消防演练
18、犯罪的特征是__。
A．实施的行为不具有应受惩罚性 B．实施的行为具有社会危害性 C．实施的行为具有违法性
D．实施的行为具有故意或者过失 E．实施行为不具有违法性
19、在保证工作安全的三大措施，即组织措施、技术措施和安全措施中，属于组织措施的是__。
A．必须执行的有关规定制度的条款 B．必须实施的具体技术措施
C．工作票制度；工作许可制度；工作监护制度 D．工作间断、转移和终结制度及恢复送电制度
E．施工前必须执行的具体安全措施，如发电厂、电力线路第一种工作票必须执行的安全措施，热力机械工作票必须采取的安全措施 20、关于法律对人的效力，下列说法正确的是__。A．属人原则 B．属地原则
C．属人原则与属地原则相结合
D．属人原则与属地原则只能单独使用 E．只适用属地原则
21、职业健康监护对从业人员来说是一项预防性措施，是法律赋予从业人员的权利，是用人单位必须对从业人员承担的义务。其主要内容包括__。A．职业卫生教育与培训 B．职业安全教育与培训 C．职业健康监察
D．建立职业健康监护档案 E．从业人员健康监护信息管理
22、依据《生产安全事故报告和调查处理条例》第三十七条的规定，事故发生单位对事故发生负有责任的，依照下列规定处以罚款。其中表述正确的是__。A．发生一般事故的，处10万元以上、20万元以下的罚款 B．发生较大事故的，处20万元以上、50万元以下的罚款 C．发生重大事故的，处50万元以上、200万元以下的罚款 D．发生特大事故的，处200万元以上、500万元以下的罚款
E．发生特别重大事故的，处500万元以上、1000万元以下的罚款
23、城市重大危险源信息管理系统集计算机__于一身，能够为领导和有关部门及时、直观、形象地提供重大危险源信息，以及发生事故后抢险、救援信息，有利于有关领导及时、准确地决策，最大限度地减少发生重大事故的可能性及事故后造成的各项损失。A．数据收集 B．数据管理 C．多媒体
D．地理信息系统 E．险源信息系统
24、职业中毒按发病过程可分为__。A．亚急性中毒 B．急性中毒 C．毒气中毒 D．慢性中毒 E．深度中毒
金属成型 篇6
管材冷弯成型时,容易出现回弹、起皱、截面畸变及减薄拉裂等问题。 回弹方面,如张深等人[1]对以回弹为主要成形缺陷的管件三维绕弯成形进行了研究,采用基于数值回弹预测的方法,对卸载后管件回弹量进行多次迭代补偿,可以较好地补偿回弹角度, 确保弯曲加工后管件的成型精度。Yafei Liu[2]提出一种考虑椭圆率的分析模型, 可以用来计算弯管的回弹和切向应变。管材弯曲过程中截面形状难以控制。 林艳等人[3]针对薄壁管数控弯曲精确成形过程中由于多重工艺参数交互影响产生失稳起皱的缺陷,结合数值方法提出了预测准则, 研究结果表明相对管径、芯头伸出量、弯曲半径和摩擦因素是产生起皱失稳的主要影响因素。 Ralf Peek[4]基于有限应变理论, 对金属圆管绕弯成型中的主要缺陷--起皱进行分析,该方法在径厚较小时预测精度较高,但由于弯曲过程中的非线性问题过多, 实际的塑性变形与材料理论流动存在较大差别,因此对于径厚比较大的管件弯曲成型缺陷的预测只具有参考价值。 F. Stachowicz[5]鉴于弯曲后管材外侧拉伸区的变形较内侧压缩区的较大,尤其是在轴向助推力的作用下造成金属管件弯曲成型后的截面变形形状椭圆有较大差别的前提下,提出了中性层移动量和截面扁化因子的概念,并以此来衡量管件弯曲过程中中性层面的横向移动和截面变化,并推导出各自的理论表达式,在研究圆管弯曲截面变形方面具有较好的参考意义。
本文将综合管件弯曲成型涉及的金属材料学、 非线性力学、板料成型与模具设计、优化分析方法等多个学科的知识, 以工程常用的矩形管件为研究对象,分析弯管成型过程中容易出现的问题,并基于阿基米德螺线,提出一种新型芯头结构设计,来提高矩形弯管成型质量。
2建模与仿真
以口径60mm×40mm,壁厚2mm,材料为Q235B的半镇静钢,弯曲半径r为130mm,弯曲角度为90° 的矩形薄 壁金属无 缝钢弯管 为研究对 象 。 参照GB228-87标准 ,从管材上截取试件样品 ,如图2所示,在INSTRON-8801万能电子实验机上进行单向拉伸实验,如图1所示,得到应力-应变曲线如图3所示,材料力学性能参数如表1所示。
采用幂指数型硬化曲线描述材料的应力应变关系:
式中:σ———等效应力;
Ε———等效应变;
K———硬化系数;
N———硬化指数。
基于ABAQUS/Explicit有限元仿真软件平台, 建立矩形薄壁管件冷绕弯成型的三维有限元数值仿真模型。
矩形薄壁管数控成型模具主要包括弯曲模、夹紧模、压模、防皱模和芯棒。不考虑模具的变形,同时为提高计算效率,将模具都设为刚体,采用离散型刚体壳单元( Concrete Rigid) 。 弯管采用三维壳单元( Shell) 。
弯曲过程中, 芯头直接影响弯管的起皱和截面变形等成型缺陷,因此非常重要。 此次仿真采用通用芯头,截面如图4所示,根据实际生产经验,使用3个活动芯头。
采用库仑摩擦模型来描述各模具与管件的接触关系。 根据生产中摩擦状态的不同分别建立摩擦系数为0.04~0.15的接触模型。 此外, 为了实现夹紧模和管坯夹紧部位之间在绕弯过程中不会产生相互滑动,建立Rough接触模型。 计算时, 选用面面自动接触。 矩形薄壁管绕弯成型三维模型如图5所示。
3结果分析
3.1应力分布分析
数值分计算后, 在处理模块中观测不同时段管坯材料的流动情况和管坯厚度的变化规律, 获得不同成型阶段管坯等效应力的分布状况,如图6所示。
( a) t=0.1 ( b) t=0.2
3.2截面变化分析
由成型结果可见, 在弯曲段的管材外侧管壁出现了一定程度的塌陷,内侧管壁也出现了局部起皱。 为更直观地分析管材在弯曲后的截面变形, 对管件弯曲段的弯曲结束端开始,每隔10°截取成型截面, 分别编号 为S00、S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、 S80和S90进行分析 。 图7为S00和S10截面矩形管件的截面畸变图。
矩形管件在弯曲过程中,由于管件内、外侧管壁上的切向应力在法向上的合力的作用, 使得矩形管截面受到法向压力, 使法向尺寸减小横向尺寸增大从而产生截面畸变。采用截面畸变系数来定量分析截面畸变程度,其计算公式为:
式中:Amax———成型后矩形截面长边尺寸最大值;
A———未变形时矩形管的长边尺寸;
Bmin———成型矩形截面短边尺寸最小值;
B———管材短边原始尺寸。
根据式 ( 2) , 分别计算S00~S90截面对应的畸变系数,部分结果如表2所示。
根据表2中各截面的畸变情况, 绘制出矩形弯管各截面变形趋势图, 如图8所示。 从图中可以看出,矩形截面管的短边管壁变形程度较小,最大畸变量出现在 距离夹持 端50° 左右的位 置 , 其值为6.12%。 外侧长边管壁弯曲成型后出现了一定程度的内凹, 这主要是由于长边长度较大在弯曲过程中其刚度逐渐减小,受拉应力合力作用产生变形。内侧长边管壁在弯曲过程中由于芯头的转动没有提供足够的径向压力,导致不能紧贴弯曲模,因此也出现程度较小的管壁内凹。 长边管壁的畸变程度相对短边管壁的畸变程度较大,但其变化趋势相同,都是从弯曲开始端逐渐增加到弯曲角度50°附近时出现峰值,然后再逐渐减小。
4芯头改进设计
由上一章节的仿真分析可以得出, 由于所用管材相对壁厚较薄,而且管材口径较大,在实际的弯曲加工中容易出现管壁内侧起皱和外侧减薄塌陷等问题。 其中, 成型模具直接关系到成型管件的表面质量、成型半径以及截面保持度等管件指标,尤其是芯头结构和个数有关。
4.1基于阿基米德螺线的芯头结构设计
为减小管件在弯曲过程中的截面畸变程度,需要改变弯曲段金属材料的应力分布情况, 外侧管壁中的拉应力减小,内侧管壁中的压应力增加,从而改善管材弯曲段的截面畸变, 又能减小管材壁厚减小量。
阿基米德螺线( 亦称等速螺线) 是指当一点P沿着动射线OP以等速率运动的同时, 这射线又以等角速度绕点O旋转,此P点在平面内所形成的轨迹即为阿基米德螺线。从物理的角度来说,阿基米德螺线是匀速直线运动和匀速圆周运动的合成。
在直接坐标系中阿基米德螺线可表示为:
在极坐标中可表示为:
ρ0、θ0分别表示P点在极坐标系中的初始位置,α 为P点的平移速度除以转动角速度的所得不为零的系数。 若M1(ρ1、θ1),M2(ρ2、θ2) 是螺线 ρ=ρ0+αθ上的任意两点, 则由 ρ1=ρ0+αθ1, ρ2=ρ0+αθ2可得 ρ2-ρ1=α ( θ2-θl) 。 这表明, 当动点沿阿基米德螺线图线移动时,它的极坐标下半径的改变量 ρ2-ρ1与极坐标角度的改变量 θ2-θ1成正比,因此阿基米德螺线也可以看成是动点的极坐标半径改变量与它的极坐标角改变量成正比的点的轨迹。
将阿基米德螺线应用在截面弧形连接段。 首先根据弯曲管件的弯曲半径和弯曲角度确定所采用的阿基米德螺线方程。 根据弯曲半径R2=150mm,考虑到芯头与管壁的间隙,取R1=1.33R2,θ2-θ1=0.698 rad ( 根据经验公式而得) ,得出阿基米德螺线的方程为:
根据已得出的方程式画出相对应的阿基米德曲线,芯头的宽度为18mm,为了减小加工中所产生的应力集中, 在截面的曲线段和直线段之间建立半径为1的过渡圆角。 弯曲过程芯头在管材内部的运动轨迹图,结合管材的变形情况可以看出,由于阿基米德螺线型芯头的特殊弧形联接段形状, 在弯曲过程中对内侧管壁和外侧管壁的送给进程中保持持续挤压状态, 即可抵消掉一部分内侧管壁上产生的压应力合力和外侧管壁上拉应力的合力, 就能减小内侧管壁起皱失稳和外侧管壁内凹的趋势, 从而起到改善成型质量的作用。
4.2新型芯头结构的仿真分析
通过有限元计算仿真验证阿基米德螺线型芯头对于改善弯管截面畸变程度的作用。 在第三章中建立的矩形截面薄壁管绕弯成型三维有限元模型的基础上, 将通用型芯头换成所设计的阿基米德螺线型芯头, 芯头之间及芯头与芯棒之间采用铰链联接模拟实际加工时芯头之间的联接方式, 其他成型模具结构和加工工艺参数保持不变, 建立好模型提交分析, 通过对采用两种不同芯头后的成型质量的对比分析, 说明所设计的阿基米德螺线型芯头在提高矩形金属管件绕弯成型质量的显著作用。
图9为成型后管材壁厚分布情况。两次绕弯成型仿真实验中使用相同的管材, 更换阿基米德螺线型芯头后,成型管件的最大壁厚为2.58mm,同比减小3.35%。 从图10中性层截面上壁厚的变化趋势图上可以看出, 采用阿基米德螺线型芯头时内侧管壁和外侧管壁的壁厚变化更加均匀, 管件材料在绕弯成型过程中送给流动阻力相对较小。 两组实验条件完全相同的状况下说明使用所设计的阿基米德螺线型芯头对控制截面畸变和壁厚变化有明显改善作用。
5总结
( 1) 根据管件数控成型原理,试验确定金属材料力学特性, 建立了矩形薄壁金属管材的三维有限元数值分析模型。
( 2) 对口径60mm×40mm, 壁厚2mm, 材料为Q235B的半镇静钢进行绕弯成型分析, 分析弯管不同成型阶段管坯等效应力的分布、 内外侧管材壁厚分布趋势和截面畸变规律。
( 3) 提出基于阿基米德螺线的新型芯头结构设计,并通过仿真分析,表明其对改善截面畸变效果显著。
摘要：制造业轻量化技术的发展,使矩形薄壁金属管材得到了更多应用。本文借助有限元分析软件,仿真矩形大口径薄壁管绕弯成型过程,并提出一种新型的基于阿基米德螺线的芯头结构设计,来提高弯管成型质量。仿真分析表明其对改善截面畸变效果显著。对丰富管件绕弯成型方式、提高弯管质量具有重要意义。
金属成型 篇7
一、试题库的运行与架构
试题库采用Delphi程序语言编写, Delphi是一个运行在Windows环境下的可视化编程工具软件, 可以用来创建各种各样的Windows应用程序。我们自行编写的试题库覆盖面大, 占用空间小、应用灵活、操作极其简便。同时具有方便地更改题型的功能, 便于各个学校根据自己的实际情况随意更改。图1所示试题库架构, 图2为试题库桌面图标, 图3为试题库主操作界面。
二、试题库的建立
1. 程序UI设计
程序用户界面 (UI) 的优秀与否直接关系到软件的友好度;而本软件从第一版到第二版最大的改进也是在UI上。本软件目前的UI设计风格为窗口+菜单+工具栏式。程序主界面中展示了程序最主要的功能, 即:浏览/增/删/改题目等。至于其它的功能, 如查询/题型管理/自动出卷/手动出卷/输出到Word等, 集成到了一个个弹出窗口模块中。而这些弹出窗口模块, 均可从界面顶部的菜单栏或工具栏中调出。
主界面的设计上, 采用左右二列式, 左列列出了系统中的所有题型, 用户可点击选择;右边上半则列出了本题型中所有题目的列表, 下半则显示了目前选中的题目的内容。整个UI的设计如图4所示。Word输出模块如图5所示。
2. 功能的实现
(1) 题目浏览与增/删/改功能
由于采用了ADO连接数据库, 本软件在开发中使用了ADODataSet与ADOCommand组合, 大部分的功能都可由操作这两个控件实现。例如增加题目, 其核心实现为以下一句:
ADODataSet1.Insert;
相应的修改为:
ADODataSet1.Post;
这两个功能之所以不采用SQL实现, 是因为程序主界面中采用了DBGrid等交互性控件。
至于查询功能, 可通过精心构造特殊的S Q L中的select查询语句实现。
(2) 题型管理
题型管理直接采用insert与delete这两句SQL操作数据库, 且操作的是“题型”表。此外, 增加题型时需用create table语句增加对应的题型表, 删除题型也要相应的drop。
(3) 配卷
这里分为自动配卷与手动配卷两个模块。在整个配卷模块中, 我们引入了一个概念, 即”配卷方案”概念。所谓一个“配卷方案”, 在本软件中的表现就是一个纯文本的列表, 这个列表中按照顺序记录了拟出试卷中每道题目所属的表与题目序号。这样, 一个配卷方案唯一地对应了一个成品试卷;同时, 由于配卷方案是纯文本的, 便于储存交换, 因此把这个方案作为整个配卷出卷模块的中介。所谓自动出卷, 就是自动做出一个配卷方案;而在手动出卷中, 可以手动做出一个配卷方案, 也可以引入一个自动生成的方案供调整。配卷方案可以储存, 程序也支持载入已有的方案。而在Word输出模块中, 也是按照给定的一个配卷方案出卷。
有了这个处理, 出卷就易于实现了。手动出卷不再赘述;自动出卷时, 则按照用户给定的要求与搭配, 在题库中随机选择符合要求的题目与题型。
(4) Word输出
Word输出部分采用的核心技术是OLE配合VBA操作Word文档对象的技术。在本软件中原本存有一套空白的本校试题标准模板。给定出卷方案后, 软件利用OLE技术打开这个模板, 然后利用VBA语句将方案中每道题目的内容依次推送到那个模板中, 从而得到一个成品试卷。
三、试题库的功能
试题库的试题内容包含五大部分: (1) 材料性质; (2) 液态成形 (铸造生产) ; (3) 塑性成形 (压力加工) ; (4) 焊接成形 (焊接生产) ; (5) 切削成形 (切削加工) 。题型包含五种类型: (1) 填空题; (2) 选择题; (3) 读图题 (工艺结构题) ; (4) 简答题; (5) 综合应用题。难度系数设为: (1) 简单, (2) 困难。题库功能有: (1) 试题输入; (2) 试题更新; (3) 自动出题; (4) 手动出题; (5) 试题编辑; (6) 题库更新; (7) 题型管理; (8) 试卷导出; (9) 题库备份; (10) 题库导入; (11) 试题删除等。
1. 试题的输入与更新
试题的输入可以在图3所示的操作界面上操作按钮直接输入, 也可以从其它文件夹中导入, 试题的输入必须按照试题内容、试题类型、难度系数输入。试题类型中既可以有文字, 也可以有图形和图表。试题的更改通过按钮来操作, 其所有内容均可更新保存。
2. 自动出卷
自动出题的界面如图6所示, 其按钮在图3的操作界面上可见。其按照试题内容、试题类型、难度系数选择即可。试题选择完毕后按“生成试卷”即可进入试卷输出模块。
3. 手动出卷
手动出卷的界面如图7所示, 其按钮在图3的操作界面上可见。其同样须按照试题内容、试题类型、难度系数选择, 但必须是一题一题的选择, 出题速度较慢, 所以一般用于自动出卷后的再编辑。试题选择完毕后按“生成试卷”即可进入试卷输出模块。
4. 试卷输出与方案再编辑
试卷输出的界面如图8所示。其包含有配卷方案、试卷抬头、试题说明等, 更重要的是可以进行试卷方案再编辑, 只要按下方案再编辑按钮, 即可回到手动出卷的界面, 从而可以对试卷进行调整和编辑。若认为所出试卷已完全满足要求, 只要按下“输出至Word”, 试卷即可在Word生成。如果当时不想输出, 还可以保存方案, 下次需要输出时, 只需按下方案载入, 即可将上次生成的试卷方案输出。同时仍可以进行再编辑。
5. 题型管理
本试题库还具有题型管理的功能, 题型的类型与数量可以随意更改和增删, 从而可以满足不同课程、不同学校的不同题型的要求, 即使是同一课程任课教师也可以根据具体情况调整试题类型。如图9为题型管理界面。
另本试题库还具有题库备份、题库导入;试题删除等功能, 便于试题库的管理。
四、结论
稳定的考核体系其首要的手段就是建立考核试题库。本试题库具有如下特点和优势:
1. 功能强大, 易于编辑;
2. 便于管理, 占用空间小;
3. 试题的输入和修改简单, 可以在界面直接输入, 也可以从文件中导入;
4. 应用范围广泛, 可根据不同的课程随意更改题型, 做到一个题库同时供多门课程使用, 节省了建立题库的费用;
5. 界面简单清晰, 易于操作。
摘要：金属材料成型基础 (金属工艺学) 是全国高等工科院校机械类和近机类学生的必修课, 我校每学年学生的授课人数达1600-1800人。公正、稳定的考核体系就变得优为重要, 其首要的手段就是建立考核试题库。试题库采用Delphi程序语言编写, 具有显著特点和优势。
关键词：试题库,Delphi,功能,管理,操作
参考文献
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金属成型 篇8
对于我国制造业而言, 材料成型与控制工程是其实现长期健康发展的根本保障, 不仅如此, 材料成型与控制工程也是我国机械制造业的关键环境, 因此, 相关企业必须对其给予高度重视。无论是电力机械制造, 还是船只等交通工具制造, 均离不开材料成型与控制工程, 材料成型与控制技术的水平与质量将会直接决定机械制造水平与质量。因此, 对材料成型与控制工程中的金属材料加工技术进行细化分析, 具有非常重要的现实意义。
1 金属材料选材原则
在金属复合材料成型加工过程中, 将适量的增强物添加于金属复合材料中, 可以在很大程度上高材料的强度, 优化材料的耐磨性, 但与此同时, 也会在一定程度上扩大材料二次加工的难度系数, 正因此, 不同种类的金属复合材料, 拥有不同的加工工艺以及加工方法。例如, 连续纤维增强金属基复合材料构件等金属复合材料便可以通过复合成型;而部分金属复合材料却需要经过多重技术手段, 才能成型, 这些成型技术的实践, 需要相关工作人员长期不断加以科研以及探究, 才能正式投入使用, 促使金属复合材料成型加工技术水平与质量实现不断发展与完善。由于成型加工过程中, 如果技术手段存在细小纰漏, 或是个别细节存在问题, 均会给金属基复合材料结构造成一定的影响, 导致其与实际需求出现差异, 最终为实际工程预埋巨大的风险隐患, 诱发难以估量的后果。所以, 相关工作人员在对金属复合材料进行选材过程中, 必须准确把握金属材料的本质以及复合材料可塑性, 只有这样, 才能保证其可以顺利成型, 并保证使用安全。
2 金属材料加工方法
2.1 机械加工成型
当前, 金属材料成型与控制工程中, 应用最为广泛的金属切割刀具便是金刚石刀具, 以金刚石刀具对铝基复合材料进行精加工, 与其他金属基复合材料, 例如, 钻、铣以及车等, 均是现代社会中广而易见的。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可以细化为三种:其一, 车削形式;其二, 铣削形式;其三, 钻削形式。其中, 钻削即通过镶片麻花钻头对铝基复合材料进行加工, 常见的有B4C以及Si C颗粒钻削, 然后添加适量的外切削液, 可以有效强化铝基复合材料。铣削即通过1.5%-2.0% (W+C) 粘结剂, 8.0%-8.5%PCD的端面铣刀对铝基复合材料进行加工, 常见的有Si C颗粒铣削增强铝基复合材料, 然后添加适量的切削液进行冷却。车削以硬合金刀具为主要的切割工具, 例如, A1/Si C车削符合材料, 并添加适量的乳化液对其进行冷却处理。
2.2 挤压与锻模塑性成型
金属材料实际成型加工过程中, 相关工作人员可以通过模具表面涂层以及添加润滑剂等技术手段, 对实践操作过程中的压力进行有效改善, 降低加工操作过程中的摩擦阻力, 据相关数据统计, 这样可以促使加工过程中的挤压力缩减25%-35% 左右, 甚至更多。降低加工挤压力, 可以有效弱化增强颗粒给模具造成的损伤程度, 削弱金属材料塑性, 有利于降低金属材料的变形阻力, 提高其成型的成功率。除此之外, 相关工作人员还可以增加挤压温度, 以此促使金属基材料更具可塑性。在金属基材料中添加适量的增强颗粒, 可以促使金属基材料的可塑性得到弱化, 进而变形抗力得以大幅度提升, 此时提高挤压温度, 可以加快增强颗粒与金属基材料的溶合速率, 优化二者的溶合效果。普遍来说, 增强颗粒含量会直接影响挤压速度, 由此可见, 只有金属基复合材料中的增强物含量较低, 才能提高挤压速度, 如果金属基复合材料中的增强物含量较高, 相关人员必须严格控制挤压速度。不过, 挤压速度超高的话, 也会导致金属材料成型后, 便面出现横向裂纹。综上, 相关人员在应用挤压与锻模塑性成型加工技术时, 不仅要在金属复合材料表面进行涂层或是润滑剂处理, 还要对挤压温度进行严格控制, 并结合实际, 对挤压速度进行有效调控, 只有这样, 才能保证成品质量符合要求。
2.3 铸造成型
复合材料生产过程中, 应用最广泛的加工技术便是铸造成型技术, 实际铸造过程中, 金属基复合材料中添加增强颗粒后, 熔体的粘度以及流动性均会显著提升, 加之增强颗粒与熔体在高温下的化学反应作用, 便会改变基础材料本质, 此时相关工作人员必须在熔化金属基复合材料的过程中, 对其熔化温度以及保温时间进行严格管控。高温时, 添加的增强颗粒, 尤其是碳化硅颗粒, 极易产生界面反应, 例如, 3Si C A1-A14 C3+3 Si等。进而导致熔体粘度过大, 难以浇筑, 影响材料本质。此时相关工作热暖可以采取精炼方法, 然后添加适量变质剂造渣。但这种操作方法并不适用于颗粒增强铝基复合材料。
2.4 粉末冶金成型
粉末冶金成型技术是最早期的制造晶须以及颗粒符合材料零部件、金数基复合材料的手段, 具有非常丰厚的实践检验, 不仅如此, 该技术手段还适用于尺寸较小、形状简单但是具有较高精密性要求的零部件。粉末冶金成型技术具有组织细密、增强相分布均匀、增强相可调节以及界面反应较少等特点, DWA公司现阶段, 应经将粉末冶金成型技术延展到多种产品的制造工程中, 例如, Si Cp增强铝合金基体、管材、自行车零件、自行车支撑设备架以及自行车架等。由于粉末冶金成型技术加工的产品具有非常显著的耐磨性、比模量以及比强度, 因此, 也受到了航天器材、飞机以及汽车的广泛推崇。
3 结语
金属材料在材料成型与控制工程中, 属于加工难点, 而且极具重要性, 发展前景非常广阔, 随着科学技术的快速发展, 其将受到更多行业领域的青睐以及注重, 我国必须给予高度重视, 通过不断科研, 促使自身的技术水平实现突破与创新, 这对提高我国的国际竞争力至关重要。
摘要：本文以金属材料为例, 对材料成型与控制工程中的加工技术进行细化分析, 首先, 理论概述了金属材料的选材原则, 然后具体分析了铸造成型、挤压与锻模塑性成型、粉末冶金以及机械加工四种加工方法, 旨在为相关工作人员提供有借鉴性的参考资料, 进一步提高我国制造业的加工水平与整体质量。
关键词：材料成型,控制工程,金属材料,加工工艺
参考文献
[1]张文华.材料成型与控制工程模具制造技术分析初探[J].黑龙江科技信息, 2015 (15) .
金属成型 篇9
12月21日, 广州市金属学会在广州金邦铝合金有限公司举行“铝合金液压模锻精密成型”科技沙龙。沙龙由学会秘书长陈学文主持。应邀参加本次沙龙的有:中国社科院终生研究员潘增源、北京科技大学教授杨海波、苏州三基铸造股份有限公司总工程师孙珏等多名专家, 广钢集团副总经理李绍康、南方有色和金邦公司的多位领导, 还有广州市金属学会的理事和各会员单位的科技人员。
目前, 大型液态模锻精密成型这一产业在我国还属于高科技新兴产业。研发大型挤压铸造工艺、装备和产品, 具有广阔的市场空间。该技术不单填补了国内的空白, 还可让我国的铸造技术迅速赶上或达到国际先进水平, 使相关的产品质量得到大幅度的提高。可为企业带来新的经济效益增长点, 产生很好的社会效应。沙龙上, 专家们分别就这一主题作了深入浅出的演讲, 各自有独特的见解。企业科技人员也畅所欲言, 分别针对不同的实际问题向专家咨询、和专家们一起探讨。
近年来, 广州市金属学会很好地结合企业的科技发展情况, 组织了多次科技论坛和沙龙, 都收到了很好的效果, 为企业解决了不少难题, 使学会真正成为政府、企业、科技人员的桥梁和纽带, 使学会在企业的发展中发挥了相应的作用。