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出版者:冶金工业出版社

作者:王扬平

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:1994-11

价格:15.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502415495

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《金属板材的塑性变形与成形工艺》 内容简介： 本书深入探讨金属板材在塑性变形过程中的力学行为、几何变化以及相关的成形工艺。从材料科学的基础出发，逐步引申至板材的应力应变关系、屈服准则、强化机制，并详细阐述各种变形方式如拉伸、弯曲、剪切、冲裁、翻边、起皱、胀形等在板材成形中的作用机理。本书重点关注如何通过理解和控制这些塑性变形过程，实现复杂金属部件的设计与制造，并为工程师提供一套系统性的理论指导和实践参考。 第一章：金属板材的力学基础 本章从微观和宏观角度介绍金属材料的力学特性，为理解后续的塑性变形打下坚实基础。 1.1 金属材料的微观结构与力学性能： 晶体结构、位错理论及其对塑性变形的影响。 晶界、夹杂物、第二相粒子等微观缺陷如何影响材料的强度和韧性。 固溶强化、沉淀强化、加工硬化等强化机制的原理。 1.2 板材的宏观力学行为： 单轴拉伸试验：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等基本力学性能指标的定义与测量。 双轴应力状态：应力张量、应变张量及其相互关系。 屈服准则：Von Mises屈服准则、Tresca屈服准则的推导与应用，及其在描述板材复杂应力状态下的适用性。 应变硬化：工程应力-应变曲线与真实应力-应变曲线的区别，以及应变硬化指数的意义。 各向异性：板材在轧制过程中可能产生的横向与纵向性能差异，以及其对成形过程的影响。 第二章：金属板材的塑性变形机理 本章将详细解析金属板材在各种外力作用下发生的塑性变形的根本原因和表现形式。 2.1 滑移与孪晶： 位错滑移是塑性变形的主要方式，介绍滑移面的形成和位错在晶格中的运动。 孪晶在某些材料和变形条件下也能发生，其形变机制与滑移的区别。 2.2 板材的拉伸变形： 均布拉伸：在厚度方向上的收缩和宽度方向上的膨胀。 颈缩现象：当拉伸应力超过抗拉强度后，材料在局部区域发生显著减薄和断裂的现象。 塑性流动：描述材料在受力后发生宏观形状改变的连续过程。 2.3 板材的弯曲变形： 中性层：弯曲过程中不受拉伸或压缩的区域。 弯曲半径与材料厚度的关系：最小弯曲半径的确定原则，避免开裂。 回弹：卸载后材料弹性恢复的现象，及其对最终形状的影响。 2.4 板材的剪切变形： 切口形成：在冲裁等工艺中，材料发生局部剪切断裂的过程。 剪切唇、剪切面、撕裂区：描述剪切断口的不同区域特征。 2.5 板材的压缩与挤压变形： 在某些成形工艺中，板材可能承受压缩载荷，导致厚度减小或形状改变。 第三章：金属板材的主要成形工艺 本章将系统介绍几种在工业生产中广泛应用的金属板材成形工艺，并分析其基本原理和关键工艺参数。 3.1 冲裁与落料： 工艺原理：利用冲模和凹模对板材施加剪切力，使其分离成所需形状。 冲裁间隙：模具间隙对冲裁质量（如切口光洁度、孔洞形状）的影响。 废料率优化：减少材料浪费的设计原则。 多次冲裁与复合模具：提高生产效率。 3.2 弯曲成形： V形弯曲：通过V形凹模和冲头实现板材的弯曲。 U形弯曲：通过U形凹模和冲头实现板材的弯曲，常用于制造槽形件。 卷边与翻边：在板材边缘形成凸起或凹槽，增加零件强度或便于连接。 滚压成形：通过滚轮对板材施加连续的弯曲力。 3.3 拉伸成形： 单动拉伸：拉伸筒、拉伸盘等简单形状的制造。 双动拉伸：用于制造深度较大、形状复杂的拉伸件。 拉伸比：衡量拉伸极限的重要参数，与材料性能和模具设计相关。 起皱与拉裂：拉伸过程中常见的缺陷及其预防措施。 拉延筋：用于控制材料流动，防止起皱。 3.4 胀形与旋压： 液压胀形：利用液压介质对金属管材或封闭腔体施加压力，使其胀大成形。 旋压成形：通过旋转的模具和压轮对静止的金属薄板施加塑性变形，制造圆形或轴对称零件。 旋压工艺的分类：普通旋压、强力旋压、模具旋压等。 3.5 挤压成形（冷挤压）： 直接挤压与反向挤压。 常用于制造高强度、高精度零件，如螺栓、齿轮等。 模具设计与润滑的重要性。 第四章：成形过程中的工艺参数与质量控制 本章将深入探讨影响板材成形质量的关键工艺参数，并介绍相应的质量控制方法。 4.1 材料选择与预处理： 不同金属材料（如低碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金）的成形性能差异。 退火、正火等热处理对材料塑性的影响。 表面处理：抛光、电镀等对成形过程的潜在影响。 4.2 模具设计与制造： 模具材料的选择与热处理。 模具精度与表面光洁度要求。 配合间隙、拔模斜度等几何参数的确定。 模具寿命与维护。 4.3 润滑与冷却： 润滑剂的作用：减少摩擦、降低模具磨损、防止工件表面划伤。 不同成形工艺所需的润滑剂类型。 冷却措施：控制工件温度，避免热变形或组织变化。 4.4 工艺参数优化： 成形速度、压力、温度等参数对成形结果的影响。 实验设计（DOE）方法在工艺优化中的应用。 4.5 缺陷分析与预防： 裂纹、起皱、拉伸痕迹、划伤、尺寸偏差等常见缺陷的产生原因。 通过调整模具设计、工艺参数、材料等措施进行预防。 无损检测技术在质量检验中的应用。 第五章：现代板材成形技术与发展趋势 本章将展望金属板材成形技术的未来发展方向，介绍一些前沿技术和新兴应用。 5.1 有限元分析（FEA）在板材成形中的应用： 预测变形过程、分析应力应变分布、优化模具设计。 模拟复杂成形过程，减少试模次数。 5.2 增材制造（3D打印）与板材成形的结合： 利用3D打印制造复杂模具，缩短制造周期。 考虑将板材成形与增材制造结合，实现一体化制造。 5.3 智能化与自动化成形： 机器人应用于板材自动化生产线。 在线监测与反馈控制系统。 5.4 新型材料的成形技术： 高强度钢、镁合金、钛合金等难变形材料的成形挑战与解决方案。 轻量化设计驱动下的材料与工艺创新。 5.5 绿色成形技术： 减少能源消耗、降低材料浪费、环境友好型润滑剂的应用。 目标读者： 本书适合从事机械制造、材料科学、汽车工业、航空航天、家电制造等领域的工程技术人员、设计人员、工艺工程师以及相关专业的大学本科生和研究生。本书旨在为读者提供一个扎实的理论基础和实用的技术指导，帮助他们解决在金属板材成形过程中遇到的实际问题，并不断提升工艺水平。

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这本书的插图和图表质量，是我最想单独提出来聊聊的部分。我得承认，在所有我接触过的同类书籍中，它的视觉呈现水准是顶尖的。很多技术手册的图例总是显得模糊不清，线条生硬，一看就是用很早期的CAD软件随便导出的。而这本书不同，它的所有剖视图和三维展开示意图都采用了近乎完美的光影和清晰的标注系统。尤其是涉及到复杂曲面展开时，它没有采用那种让人眼花缭乱的网格线，而是巧妙地使用了渐变色块来区分不同的展开面和折弯线，这种视觉处理极大地降低了理解难度。举个例子，在讲解一个火箭发射塔架的锥形过渡段展开时，作者没有直接给出最终的二维图形，而是通过一系列动态的“展开过程”图示，从三维空间点位映射到二维平面，每一步的参考点和坐标轴都标注得无比精确。这让那些抽象的数学概念一下子变得具象化了。不过，一个小小的问题在于，虽然图例非常精美，但它们似乎更偏向于“理想化”的几何模型展示，而不是“实际生产”的场景。例如，在展示完一个完美的图形后，我期待能看到一张在实际下料板材上标注了非标准公差范围和切割刀具痕迹的实物照片作为对比，但这方面的内容是缺失的。

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这本书的适用范围，从目录来看，似乎想要涵盖从最基础的薄板加工到中等厚度材料的展开计算。我注意到其中有一章专门讨论了如何处理非均匀厚度板材的展开补偿，这在一些特殊的压力容器制造中确实是关键的一环。那一章节的写作风格明显比前面对薄板的讨论要沉稳得多，引用了更多的行业标准（如ASME或EN规范中的相关章节），并且在公式中引入了材料的弹性模量和泊松比等参数，这显示了作者对不同工艺和材料特性的深刻理解。然而，当我试图寻找关于超厚板材（比如超过30mm厚度）的激光切割或等离子切割后，由于热影响区（HAZ）导致的材料收缩与变形的精确补偿方法时，内容戛然而止了。这让我感觉这本书的“天花板”被设定在了中等规格的加工领域。它完美地服务了钣金车间里那些处理常见厚度（3mm到15mm）的主力机台操作人员，但对于那些专攻重型设备或特种材料加工的工程师来说，可能需要再寻找其他更专业的补充材料。可以说，它在某一特定领域做到了极致的细致入微，但在更广阔的工业应用场景中，仍留有明显的边界感。

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阅读体验上，这本书的叙事风格非常严谨，几乎是事无巨细地罗列步骤和公式推导，这对于追求逻辑连贯性的读者来说是福音，但对于我这种习惯于快速抓住核心要点的人来说，有时会感到稍微有些冗长。它似乎非常担心读者会遗漏任何一个微小的细节，因此，即便是对于一个非常基础的概念，也会用好几段话来从不同角度进行阐述。例如，在介绍如何进行内角和外角的计算时，它不仅给出了标准的三角函数公式，还额外补充了基于勾股定理的几何推导，甚至还引用了十七世纪某个数学家的原始证明思路。这种详尽的考据精神固然值得尊敬，但说实话，在实际工作中，我们更需要的是一个快速查阅的公式表或者一个流程图指引。这本书更像是邀请你一起坐下来，花几个小时，系统地学习每一个细节背后的“为什么”，而不是给你一把快速打开应用之门的钥匙。因此，我发现自己很难把它当作一本“随手翻阅”的参考手册，一旦放下，下次再找特定内容时，需要重新梳理它的逻辑脉络，因为它缺乏那种清晰的、方便索引的“速查模块”设计。

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这本书的装帧设计，说实话，挺出乎我意料的。拿到手的时候，我原本以为会是一本那种硬邦邦、封面设计得像教科书一样的工具书，毕竟名字听起来就挺技术流的。但实际触感却偏向于一种略微磨砂的质感，拿在手里分量适中，不会太轻飘，也不会重到让人望而却步。封面设计上，它似乎刻意回避了那些俗套的机械图样或者复杂公式的堆砌，而是采用了一种比较抽象的色块组合，有点像现代艺术作品的排版，这让我对里面的内容产生了一种好奇心——难道这本书想走的是“艺术与技术结合”的路线吗？这对于一个对展开图有些头疼的同行来说，算是一种视觉上的慰藉了。内页的纸张选择也比较考究，不是那种反光严重的亮面纸，而是偏向于哑光处理，这样在工作室强光下看图或者画草图时，眼睛的疲劳度会降低不少。侧边裁切得很整齐，翻页的手感顺滑，细节处理上看得出出版方是下了功夫的。不过，对于经常需要带着它奔波于工地和车间的人来说，如果能再设计一个可以稍微耐磨损一点的硬壳封皮就更完美了，毕竟工具书难免磕磕碰碰。总体而言，从“第一印象”这个角度看，这本书在包装上成功地将严肃的技术内容与现代审美品味进行了微妙的平衡，至少，它不会让你在同事面前拿出时感到尴尬。

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我花了整整一个周末的时间，试图从这本书中找到一些关于“新一代数控切割优化算法”的深度探讨，毕竟现在很多工厂都在向智能化转型，我特别期待能看到一些关于如何将几何模型与实时材料形变数据结合起来的先进理论框架。遗憾的是，这本书的理论深度似乎停留在了一个非常扎实但略显传统的层面。它花了大量的篇幅去详细解析经典折线展开的几何原理，比如如何处理不同曲率半径下的圆角过渡，以及在进行二维下料排布时，如何最大限度地减少边角余料的计算方法。这些内容无疑是基础且必要的，对于刚入门的新手来说，它就像一本极其详尽的入门指南，每一个步骤都写得清清楚楚，配图也足够清晰，甚至连某些特定角度的投影图都给绘制了出来。但是，对于我这种已经有多年实际操作经验的人而言，阅读过程更多是一种对已知知识的回顾和确认，而不是获取突破性的新知。比如，它对“冲剪工艺对材料应力影响”的讨论，还是沿用了比较传统的应力集中模型，缺乏对高强度钢材在复杂冲压过程中微观晶格变化的探讨。我希望能看到一些关于如何利用有限元分析（FEA）软件来预判展开后可能出现回弹变形的校正参数设置，但这些更偏向于前沿工程应用的内容，在这本书里基本找不到影子。它更像是一位经验丰富的老匠人，耐心地手把手教你扎实的基本功，而不是一位在实验室里搞前沿研究的学者。

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