金属压铸工艺与模具设计

金属压铸工艺与模具设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:骆■生、许琳/国别:中国大陆
出品人:
页数:238
译者:
出版时间:2006-7
价格:22.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302133674
丛书系列:
图书标签:
  • 专业教学大纲书
  • 金属压铸
  • 压铸工艺
  • 模具设计
  • 铸造
  • 金属材料
  • 机械制造
  • 工业工程
  • 精密铸造
  • 模具技术
  • 制造工艺
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具体描述

本书从实用的角度出发,在系统地介绍了压铸技术的基础上重点介绍了压铸模的设计方法。全书共14章,主要内容包括:压铸原理和金属充填理论、压铸合金、压铸件设计、常规的和特殊的压铸工艺、压铸机、压铸模设计概述、浇注及排溢系统设计、压铸模成型零部件和模体设计、抽芯和推出机构设计、温度调节系统设计及模具技术条件和设计程序等。

  本书可作为大专院校模具、材料成型、机电一体化等专业的本科教材,并可供有关科技人员参考。

铸就未来:现代精密制造技术概览 图书简介 本书以现代制造业的核心技术为切入点,系统性地梳理了从材料科学基础到高端精密制造工艺的演进与实践。它并非专注于某一特定成形技术,而是力求构建一个宏观的、多维度的先进制造技术知识体系,旨在为工程技术人员、设计人员以及相关专业的学生提供一个全面、深入的参考指南。 本书的核心叙事围绕“如何将工程设计转化为高精度、高可靠性的物理实体”这一主题展开,涵盖了材料基础、热力学原理、先进成形技术、表面工程以及数字化制造的最新发展趋势。 --- 第一部分:现代工程材料的基石与选择 本部分深入探讨了支撑现代工业发展的基础——工程材料。我们着重分析了结构材料、功能材料在极端工况下的性能表现及其选择原则。 第一章:高性能工程材料的微观结构与性能调控 本章首先回顾了晶体结构、晶界对材料宏观力学性能(如强度、韧性、疲劳寿命)的影响机制。重点剖析了近年来在航空航天、新能源领域崭露头角的特种合金,如镍基高温合金、钛合金和形状记忆合金。我们详细讨论了如何通过热处理、相变控制和微合金化策略来精确调控这些材料的微观组织,以实现特定的力学或物理性能。例如,固溶强化、沉淀强化、加工硬化等经典强化机制的现代应用案例分析。此外,还引入了先进的计算材料学方法,如第一性原理计算和分子动力学模拟,在预测新材料性能中的作用。 第二章:先进功能性材料的应用与挑战 超越传统的结构材料范畴,本章聚焦于那些因其特定电、磁、光、热功能而被广泛应用的新型材料。内容包括:先进陶瓷(如氮化硅、碳化硅)的制备工艺及其在耐磨、耐高温环境下的应用;压电材料和铁氧体材料在传感器和执行器中的集成技术;以及高导电性或超导材料的制备瓶颈与未来发展方向。本章特别强调了功能材料的复合化趋势,如金属基复合材料和聚合物基复合材料的设计与界面控制技术。 --- 第二部分:热力学驱动的材料塑性与成形原理 本部分跳出单一的成形工艺,着眼于材料在高温、高应力作用下发生塑性变形的共性物理规律,建立起从本构模型到工艺参数设定的理论桥梁。 第三章:材料本构关系与本构模型在模拟中的应用 理解材料如何响应外部载荷是所有成形过程的基础。本章详细阐述了经典粘塑性模型(如 Johnson-Cook 模型、Perzyna 模型)的物理意义及其适用范围。重点讨论了在高速大变形条件下,材料的应变率敏感性、热软化效应以及各向异性对流动应力的影响。我们深入分析了如何利用先进的试验设备(如高速拉伸试验机、扭转试验机)获取高精度本构数据,并将其准确地输入到有限元分析(FEA)软件中,以提高模拟的预测精度。 第四章:高温下材料行为的热力学与相变过程 本章关注材料在高于再结晶温度下发生的动态回复和动态再结晶现象。我们探讨了热量在材料内部的传递规律(传导、对流、辐射),以及它如何与材料的塑性变形耦合(热塑性效应)。理解这些热力学驱动的微观变化,是控制最终产品内部应力和组织均匀性的关键。本章通过实例展示了扩散控制的晶界迁移在消除内应力中的作用,以及过热和欠热对组织晶粒尺寸的决定性影响。 --- 第三部分:现代精密制造工艺的多样性与控制 本部分旨在全面介绍当前工业界主流的、对精度和表面质量有极高要求的几种先进制造方法,分析它们各自的优势、局限性以及工艺优化策略。 第五章:高精度铸造与固化过程控制 本章深入探讨了真空低压铸造(VILP)等先进铸造技术在实现高致密度、低孔隙率方面的优势。重点分析了充型过程中的流体力学模拟,如何避免卷气和氧化夹杂的产生。关于凝固过程,本章详细介绍了定向凝固技术在控制晶体生长方向上的应用,以及快速凝固技术(如雾化制粉)对细化晶粒结构的贡献。此外,还包括对特种合金重力铸造中缩孔、偏析等缺陷的预防措施。 第六章:增材制造(AM)的材料科学与过程质量 本章系统性地介绍了基于粉末床熔融(如SLM/EBM)和定向能量沉积(DED)等主流增材制造技术。内容不仅限于设备操作,更侧重于理解激光/电子束与粉末材料的相互作用机制。详细讨论了熔池的动力学行为、快速凝固对组织结构的影响(如柱状晶的形成),以及残余应力的产生与控制技术。本章还涵盖了增材制造件的后处理工艺,如热等静压(HIP)对致密化和提高疲劳性能的关键作用。 第七章:先进的塑性成形与分离技术 本章涵盖了对传统塑性成形技术的优化和升级,例如超塑性成形(SPF)的应用,它使得复杂薄壁结构的制备成为可能。在分离技术方面,重点介绍了高能束加工(如高精度激光切割、水刀切割)在复杂轮廓加工中的应用,以及电火花加工(EDM)在高硬度材料和深窄腔体加工中的机理与参数优化。本章强调了如何通过精确控制应力状态来避免材料在成形和分离过程中的微裂纹扩展。 --- 第四部分:质量保证、表面工程与数字化集成 本部分关注如何确保制造过程的稳定性和最终产品的性能,并将先进制造技术融入数字化生产环境。 第八章:制造过程的无损检测与质量评估 本章详细介绍了用于评估复杂构件内部缺陷和表面质量的无损检测(NDT)技术。内容包括:超声波检测(UT)中的相控阵技术在复杂几何形状下的缺陷定位;射线检测(RT)的数字化成像技术与缺陷的定量分析;以及涡流检测(ET)在检测表面和近表层缺陷中的应用。此外,还探讨了数字图像处理技术在自动化检测流水线中的集成应用。 第九章:表面完整性与功能涂层的工程化 表面是零部件承受环境载荷的第一道防线。本章聚焦于如何通过表面工程技术提高构件的耐磨性、抗腐蚀性、抗疲劳性。详细介绍了物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)在制备类金刚石膜(DLC)、氮化钛(TiN)等硬质涂层中的工艺控制要点。同时,也分析了激光熔覆等技术在修复和功能梯度材料制备中的独特优势。 第十章:智能制造与工艺仿真优化 本章将视角提升至整个生产系统层面。深入探讨了制造执行系统(MES)与设计、仿真平台的集成,实现数据驱动的闭环控制。重点阐述了工艺参数的实时监控与反馈调整技术,以及如何利用机器学习和人工智能算法对历史工艺数据进行挖掘,以预测潜在的质量问题。本书最后以制造过程的数字化孪生概念收尾,展望了未来柔性、自适应制造系统的发展趋势。

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关于模具设计的部分,这本书更是给我带来了许多启发。它不仅仅是简单地介绍了几种模具结构,而是将模具设计与工艺参数紧密结合起来,强调了“为工艺而设计”的理念。书中详细讲解了压铸模具的构成要素,包括型腔、型芯、浇注系统、排气系统、冷却系统以及顶出机构等。在型腔设计方面,书中不仅讨论了型腔的形状和尺寸精度,还重点讲解了如何根据零件的结构特点,合理设置拔模斜度、圆角半径,以及如何通过CAE仿真软件来预测填充过程和冷却效果,从而优化型腔设计。我尤其欣赏书中关于浇注系统设计的详细阐述。它深入分析了主流道、横流道、浇口等部件的设计原则,例如主流道的长度应尽量缩短,横流道的截面积应与主流道保持一定比例,浇口的设计应考虑填充速度和压力损失。书中还提供了一些经验性的设计公式和图表,帮助读者快速掌握浇注系统的设计要点。此外,书中关于冷却系统设计的讨论也极具实用性。它介绍了不同冷却方式(如水冷却、油冷却、空气冷却)的优缺点,以及如何根据型腔的散热需求,合理布置冷却水道,以达到快速均匀冷却的目的。书中还提供了一些冷却水道的优化设计案例,例如采用蛇形冷却水道、迷宫式冷却水道等,这些都能够有效提高生产效率,降低铸件缺陷。

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总而言之,《金属压铸工艺与模具设计》是一本集理论性、实践性和前瞻性于一体的优秀著作。它不仅系统地介绍了金属压铸的工艺原理和模具设计技术,还深入探讨了相关的缺陷分析、制造工艺、自动化控制以及未来发展趋势。书中丰富的案例分析和详实的指导,使得它成为了一本能够真正指导实践的工具书。无论您是压铸行业的初学者,还是资深的从业者,都能从中找到自己所需要的内容,并从中获得启发和提升。这本书记载的不仅仅是技术知识,更是作者在行业中沉淀下来的宝贵经验,它为我打开了新的认知维度,也让我对压铸工艺与模具设计这一领域有了更深刻的理解和认识。

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这本书的一个亮点在于其对压铸过程中的各种缺陷进行系统性分析,并提供相应的解决方案。书中列举了诸如气孔、缩松、针孔、浇不足、飞边、错位、网纹、黑点、划痕等数十种常见的压铸缺陷,并深入剖析了导致这些缺陷产生的根本原因,包括材料问题、工艺参数设置不当、模具设计缺陷、操作失误等。更重要的是,书中为每一种缺陷都提供了详细的解决策略,从优化模具结构、改进浇注系统设计,到调整压铸工艺参数、加强模具维护,都有清晰的指导。例如,针对铸件容易出现的氧化皮和黑点问题,书中不仅分析了可能的原因,如模具表面氧化、脏污,或是在高压填充时空气卷入,还提供了具体的解决方案,如优化模具的排气设计,改善模仁表面的光洁度,以及对压射过程中的充填速度进行精细控制。书中还特别强调了CAE模拟在预测和解决缺陷中的作用,例如通过模拟分析来优化浇口的位置和大小,以减少填充时的湍流,从而降低气孔的产生。这些详细的分析和解决方案,使得本书不仅仅停留在理论层面,而是能够真正指导读者解决实际生产中的痛点。

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对于压铸模具的制造工艺,这本书同样有着深入的探讨。它清晰地阐述了从模具毛坯加工到最终的光饰处理的整个流程,包括但不限于CNC加工、线切割、电火花加工(EDM)、磨削以及最后的抛光和表面处理。书中详细介绍了不同加工方法在制造压铸模具中的应用,例如CNC加工在型腔和型芯的粗加工和精加工中的作用,以及其精度控制要求。对于复杂型腔的加工,书中重点阐述了电火花加工(EDM)的优势,包括其能够加工高硬度材料和复杂形状,并详细介绍了EDM的工艺参数选择,如脉冲宽度、脉冲间隔、放电电流等,以获得最佳的加工效果和表面质量。书中还对模具表面的光洁度要求进行了详细说明,强调了高光洁度表面对于减少铸件粘模、提高铸件表面质量的重要性,并介绍了几种常用的抛光技术,如机械抛光、电解抛光等。此外,书中还提及了模具的材料选择与热处理对模具性能的影响,以及如何通过合理的加工工艺来充分发挥模具材料的潜力。

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从书中的案例分析中,我获益匪浅。书中列举了多种不同类型的压铸件,例如汽车发动机缸体、电器外壳、航空航天零部件等,并对它们的压铸工艺和模具设计进行了详细的剖析。每一个案例都包含了从零件的设计要求、材料的选择、模具结构的设计、工艺参数的设定,到最终的铸件检验和缺陷分析等全过程。我特别关注了书中关于复杂零件成型难点的案例,例如一些具有薄壁、深腔、或是不对称结构的零件,它们在压铸过程中往往容易出现填充不均、热节效应明显、易产生应力集中等问题。书中通过具体的解决方案,如优化浇口设计、采用多点进料、设置合适的排气和溢料口、以及精密的模具冷却系统设计等,有效地解决了这些难题,这对于我自己在实际工作中遇到类似问题时,提供了宝贵的借鉴和思路。

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本书对于压铸生产过程中的自动化和智能化方面也进行了前瞻性的介绍,虽然并非本书的核心内容,但其对于行业发展的洞察力是显而易见的。书中在讨论模具设计时,也提及了如何将传感器集成到模具中,以便实时监测模具的温度、压力、以及模腔内的填充情况,从而实现对压铸过程的精确控制。它还介绍了如何利用这些数据来优化生产参数,预测模具的潜在故障,并实现自动化生产线的无缝对接。例如,书中在探讨冷却系统时,不仅仅是讲解了如何设计冷却水道,还提及了如何通过闭环控制系统,根据模具温度的变化自动调节冷却介质的流量,以保持最佳的冷却效果。这使得读者能够了解到,现代压铸生产早已不仅仅是简单的机器操作,而是融合了先进的传感技术、数据采集和智能控制的复杂系统。对于希望了解压铸行业未来发展趋势的读者来说,这一部分的内容非常有价值。

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在阅读过程中,我深刻体会到本书作者在压铸工艺和模具设计领域的深厚积累。书中涉及的知识点广泛而精深,从基础的金属物理性质到复杂的流体动力学模拟,再到实际的生产经验总结,都显得非常有条理和逻辑性。作者在描述每一个工艺步骤或设计细节时,都会给出充分的理论依据和实践经验作为支撑,使得读者在理解的同时,也能感受到作者的专业性。例如,在讲解压射过程中的排气设计时,作者不仅仅是列举了排气槽的设置原则,还深入分析了排气槽的形状、深度、位置以及它们对排气效率的影响,并提供了相关的计算公式和设计图例。这种严谨的治学态度和丰富的实践经验,使得本书成为了一本值得信赖的参考书,能够帮助读者建立起扎实的专业知识体系。

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本书的语言表达也十分清晰易懂,即便是一些复杂的技术概念,也能通过作者的循循善诱而变得容易理解。作者善于使用图表、插图以及对比分析来辅助说明,使得抽象的原理能够转化为直观的认知。例如,在解释压铸过程中金属液体的流动行为时,书中配有大量的流体模拟截图和流线图,直观地展示了金属液体的填充路径、速度分布以及湍流区域,这比单纯的文字描述更加生动和有效。同时,作者在引用相关技术标准和行业规范时,也做得十分到位,这进一步增强了本书的权威性和实用性。对于初学者而言,这本书能够帮助他们快速建立起对压铸工艺和模具设计的整体认知;而对于有经验的工程师而言,它也能提供新的视角和解决问题的思路,进一步提升专业技能。

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作为一名在模具行业摸爬滚打了十年的资深技术人员,我一直对金属压铸工艺及其相关的模具设计领域抱有浓厚兴趣。然而,市面上关于这方面的专业书籍,很多要么过于理论化,要么就是案例分析不够深入,难以真正解决实际生产中遇到的难题。因此,当拿到这本《金属压铸工艺与模具设计》时,我带着一丝期待和些许怀疑,想看看它是否能填补我认知的空白,提升我的实操能力。 这本书并非我预想中那种枯燥乏味的教科书,而是以一种更加贴近实际应用的方式展开。开篇首先对金属压铸这一工艺进行了详尽的介绍,从其基本原理、发展历程,到不同种类的压铸机(冷室、热室)的构造和工作特点,都进行了细致的阐述。我特别关注了关于压铸工艺参数的讨论,书中不仅列举了温度、压力、注射速度等关键参数,还深入分析了这些参数对铸件质量的影响,例如气孔、缩松、裂纹等常见缺陷的产生机制,以及如何通过优化工艺参数来规避这些问题。书中还穿插了大量实际案例,详细描述了不同合金材料(如铝合金、锌合金、镁合金)在压铸过程中的特性差异,以及针对这些差异,在工艺参数设定和模具设计上需要做出的调整。举例来说,在介绍铝合金压铸时,书中详细分析了铝合金的熔点、流动性、凝固收缩率等关键物理化学性质,并据此讲解了如何选择合适的压铸温度、注射压力和保压时间,以确保铸件的均匀凝固和尺寸稳定性。书中关于浇口设计的部分,也让我受益匪浅。传统的浇口设计往往只关注填充顺畅,但书中却强调了浇口位置、形状和尺寸对铸件内部应力分布的影响,并提供了一系列优化浇口设计的准则,如避免直射主流道、采用锥形浇口、合理布置分流器等,这些都能够有效减少铸件的变形和开裂。

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在阅读过程中,我发现这本书对细节的处理非常到位,尤其是在模具寿命和维护方面。压铸模具作为一种高精度的生产工具,其寿命和可靠性直接影响着生产成本和效率。本书专门辟出章节,详细探讨了影响模具寿命的因素,包括模具材料的选择、热处理工艺、表面强化技术以及日常的维护保养。书中对不同模具钢材的性能对比分析,如H13、8407、SKD61等,以及它们在压铸过程中的表现,都为我提供了宝贵的参考。此外,书中还深入讲解了氮化、镀钛、PVD涂层等表面处理技术对提高模具表面硬度、耐磨性和抗热疲劳性能的有效性,以及这些处理技术在实际应用中的注意事项。在模具维护方面,书中不仅强调了定期清理、润滑、检查的重要性,还分享了一些常见的模具故障及排除方法,例如因排气不畅导致的铸件气孔、因冷却不均导致的铸件变形等,并给出了相应的解决方案。这些实用的指导,对于我日常的模具维护工作提供了极大的帮助,能够有效延长模具的使用寿命,减少不必要的停机时间。

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