材料成型工藝設(shè)計課件(完整版)

1、1.1 材料成型工藝設(shè)計基本問題1.1.1材料成型工藝設(shè)計的任務(wù)（1）合理選擇成形方法并安排好工藝路線，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、并達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求的重要依據(jù)。（2）通常將設(shè)計成品和半成品的制造工藝規(guī)程稱為毛坯成形工藝設(shè)計。（3）材料成形工藝設(shè)計的核心任務(wù)就是根據(jù)材料成形工藝設(shè)計要求制訂合理的工藝制度，計算正確的工藝參數(shù)，從而制造出滿足要求的產(chǎn)品。這一過程是繁瑣而復(fù)雜的，需要設(shè)計工作者秉承認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，利用各類輔助設(shè)計工具，準(zhǔn)確高效的完成設(shè)計任務(wù)。1 材料成型工藝設(shè)計概述1.1.2 材料成型工藝設(shè)計的原則（1）使用性原則材料的使用性是指機(jī)械零件或構(gòu)件在正常工作情況下材料應(yīng)具備的性能。滿足材料的

2、使用要求是保證產(chǎn)品完成規(guī)定功能的必要條件，是材料成形工藝設(shè)計應(yīng)主要考慮的問題。（2）工藝性原則材料的工藝性是指材料適應(yīng)某種加工的性能。有些材料如果僅從產(chǎn)品的使用性能要求來看是完全合適的，但無法加工制造或加工制造很困難，成本很高，這些都屬于工藝性不好。因此工藝性的好壞，對產(chǎn)品成形的難易程度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等方面起著十分重要的作用。（3）經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則一般指應(yīng)使產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用的總成本降至最低，經(jīng)濟(jì)效益最高。總成本包括材料價格，成品率、加工費(fèi)用、加工過程中材料的利用率、回收率，壽命以及材料的貨源、供應(yīng)、保管等綜合因素。1.1.3材料成型工藝設(shè)計的要求在材料成形工藝設(shè)計各環(huán)節(jié)的完成過程中，

3、設(shè)計工作者最好具有以下能力：（1）運(yùn)用所學(xué)知識對材料成形工藝技術(shù)問題進(jìn)行綜合、分析、歸納和論證的能力；（2）對材料成形工藝技術(shù)問題進(jìn)行設(shè)計和計算的能力；（3）編寫技術(shù)報告和設(shè)計說明書的能力，利用工程圖紙表達(dá)設(shè)計思想和繪制工程技術(shù)圖紙的能力；（4）查找和閱讀國內(nèi)外技術(shù)資料的能力；（5）良好的組織管理能力、較強(qiáng)的交流溝通、環(huán)境適應(yīng)和團(tuán)隊合作的能力。1.2 材料成型工藝設(shè)計的主要方法1.2.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計（1）隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品逐漸復(fù)雜起來，對產(chǎn)品的需求量也開始增大，單個手工藝人的經(jīng)驗(yàn)或其頭腦中自己的構(gòu)思已難以滿足這些要求：到了17世紀(jì)，數(shù)學(xué)和力學(xué)得到了很大發(fā)展并建立了密切聯(lián)系，人們開始運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式

4、來解決設(shè)計中的一些問題，并開始按圖紙進(jìn)行制造，如早在1670年就出現(xiàn)了有關(guān)大海船的設(shè)計圖紙。圖紙的出現(xiàn)，既可使具有豐富經(jīng)驗(yàn)的手工藝人通過圖紙將其經(jīng)驗(yàn)或構(gòu)思記錄下來，傳于他人，便于用圖紙對產(chǎn)品進(jìn)行分析、改進(jìn)和提高，推動設(shè)計工作向前發(fā)展；還可滿足更多的人同時參加同一產(chǎn)品的生產(chǎn)活動，滿足社會對產(chǎn)品的需求及生產(chǎn)率的要求。因此利用圖紙進(jìn)行設(shè)計，使人類設(shè)計活動由自發(fā)設(shè)計階段發(fā)展到經(jīng)驗(yàn)設(shè)計階段。（2）工藝設(shè)計是一項針對性、經(jīng)驗(yàn)性非常強(qiáng)的工作，工藝知識本身具有經(jīng)驗(yàn)性、模糊性、不確定性，工藝設(shè)計中的毛坯選擇、加工方法選擇、機(jī)床選擇、夾具選擇、刀量具選擇、確定切削用量等工作都和企業(yè)資源、工藝經(jīng)驗(yàn)和工藝習(xí)慣等緊密相

5、關(guān)，一個實(shí)用的工藝設(shè)計必須包含企業(yè)前期積累的工藝經(jīng)驗(yàn)。（3）但從總體上看，由于實(shí)際情況的復(fù)雜性，在成形工藝設(shè)計計算中所用的數(shù)學(xué)公式仍是一些經(jīng)驗(yàn)公式，對一些不確定的因素，只能用依靠經(jīng)驗(yàn)確定的系數(shù)來考慮。這時，設(shè)計過程仍是建立在經(jīng)驗(yàn)與技巧能力的積累之上。人們依賴通過實(shí)踐積累起來的豐富經(jīng)驗(yàn)，作為設(shè)計計算和類比的主要依據(jù)；將現(xiàn)成產(chǎn)品作為參考，經(jīng)過多次設(shè)計試制的反復(fù)、循環(huán)，再最后定型投入生產(chǎn)。它雖然較自發(fā)設(shè)計前進(jìn)了一步，但周期仍長，質(zhì)量也不易保證。1.2.2半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計（1）20世紀(jì)初以來，由于試驗(yàn)技術(shù)與測試手段的迅速發(fā)展和應(yīng)用，人們把對產(chǎn)品采用局部試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)等作為設(shè)計輔助手段。通過中間試驗(yàn)取得

6、較可靠的數(shù)據(jù)，選擇較合適的結(jié)構(gòu)，從而縮短了試制周期，提高了設(shè)計可靠件。這個階段稱為半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計階段，又稱中間試驗(yàn)輔助設(shè)計階段。（2）這個階段的突出進(jìn)展體現(xiàn)在三個方面：第一，加強(qiáng)設(shè)計基礎(chǔ)理論和各種專業(yè)知識設(shè)計機(jī)理的研究，如材料應(yīng)力應(yīng)變、摩擦磨損理論。零件失效與壽命的研究等，從而為設(shè)計提供了大量信息，如包含大量設(shè)計數(shù)據(jù)的圖標(biāo)（圖冊）和設(shè)計手冊等；第二，加強(qiáng)關(guān)鍵零件的設(shè)計研究，特別是加強(qiáng)了關(guān)鍵零部件的模擬試驗(yàn)，大大提高了設(shè)計速度和成功率；第三，加強(qiáng)“三化”，即零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化的研究。（3）半理論半經(jīng)驗(yàn)階段由于加強(qiáng)了設(shè)計理論和方法的研究，與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計階段相比，大大減少了設(shè)計的盲目性

7、、有效地提高了設(shè)計效率，降低了設(shè)計成本。至今，這種設(shè)計方法仍被廣泛沿用。1.2.3現(xiàn)代設(shè)計法（1）現(xiàn)代設(shè)計法是傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展，是一門新興的多元交叉學(xué)科，是以設(shè)計產(chǎn)品為目標(biāo)的一個只是群體的總稱。目前，現(xiàn)代設(shè)計并沒有明確的定義。60年代以后設(shè)計領(lǐng)域出現(xiàn)的一系列新興理論和方法統(tǒng)稱為現(xiàn)代設(shè)計。目前現(xiàn)代設(shè)計所指的新興理論和方法主要是指設(shè)計方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法、動態(tài)設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計、人工神經(jīng)元計算方法、工程遺傳算法、智能工程、價值工程、并行工程、模塊化設(shè)計、相似形設(shè)計、人機(jī)工程等。（2）計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深刻地影響著設(shè)計開發(fā)過程、制造過程，并改變著產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和

8、功能；現(xiàn)代化的通訊技術(shù)改變了企業(yè)生產(chǎn)的組織模式。全人類為生存更加強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的理念及對生態(tài)環(huán)境方面的關(guān)注，要求生產(chǎn)過程和消費(fèi)過程中更加注意生態(tài)和環(huán)境方面的相容性和有善性。1.3 材料成型工藝設(shè)計的進(jìn)展（1）設(shè)計過程的數(shù)字化，不僅要完善工程對象中確定性變量的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)建模，而且更要研究非確定性變量，包括隨機(jī)變量、隨機(jī)過程、模糊變量（人的智能、經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造力、語言及政治、經(jīng)濟(jì)、人文等社會科學(xué)因素）等的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)建模。（2）設(shè)計過程的自動化和智能化研究。健全、研究、發(fā)展各種類型的數(shù)據(jù)庫、方法庫和知識庫，及自動編程、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等高級商品化軟件的研制，如研究設(shè)計知識、數(shù)據(jù)信息的獲取與處理技術(shù)

9、、智能CAD人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的模型和應(yīng)用軟件等。（3）動態(tài)多變量優(yōu)化和工程不確定模型優(yōu)化（模糊優(yōu)化）、不可微模型優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化等優(yōu)化方法與程序的研究，并進(jìn)一步發(fā)展到廣義工程大系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計的研究。（4）虛擬設(shè)計和仿真模擬試驗(yàn)，是一種以計算機(jī)仿真為基礎(chǔ)，集計算機(jī)圖形學(xué)、智能技術(shù)、并行技術(shù)、人機(jī)工程、材料、成形工藝、光電傳感技術(shù)和多媒體技術(shù)為一體的綜合學(xué)科研究。（5）面向生態(tài)環(huán)境的綠色設(shè)計理論與方法的研究。如綠色產(chǎn)品的設(shè)計、清潔化生產(chǎn)過程的設(shè)計、產(chǎn)品的可回收性設(shè)計等。（6）注重基礎(chǔ)性設(shè)計理論及共性設(shè)計技術(shù)的深層次研究?；A(chǔ)性設(shè)計研究，如動態(tài)設(shè)計、疲勞設(shè)計、防斷裂設(shè)計、減摩和耐磨設(shè)計、防腐蝕性

10、設(shè)計及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、動力學(xué)、傳動技術(shù)、彈塑性理論等，是許多現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的知識源泉和數(shù)學(xué)建模的理論基礎(chǔ)。（4）材料制備、成形加工及處理的一體化技術(shù)。該技術(shù)將材料制備過程、零件成形及處理過程集成，如在制備高強(qiáng)耐磨材料的同時，將其成形加工成所需要的形狀和尺寸，從而有效地調(diào)和材料使用需求和成形需求之間的矛盾。（5）微成形技術(shù)。微成形一般指的是至少兩個尺寸達(dá)到亞微米級別零件或者結(jié)構(gòu)件的成形技術(shù)。有固態(tài)和液態(tài)微成形兩大類，包括固態(tài)體積微成形技術(shù)，如模鍛、擠壓、壓印等；固態(tài)板料微成形，包括拉伸、沖裁、脹形等；以及流體微成形，包括塑料注射成形、金屬和陶瓷粉末注射成鑄造等。目前工業(yè)上應(yīng)用比較普遍的是500nm

11、500m范圍內(nèi)的微成形，納米級的成形停留在原子水平上的研究，工業(yè)應(yīng)用尚需進(jìn)一步開展工作。（6）綠色制造技術(shù)。美國在展望制造業(yè)前景時，進(jìn)一步把“精確成形工藝”發(fā)展為“無廢棄物成形加工技術(shù)”。所謂“無廢棄物加工”的新一代制造技術(shù)是指加工過程中不產(chǎn)生廢棄物；或產(chǎn)生的廢棄物能被整個制造過程中作為原料而利用，并在下一個流程中不再產(chǎn)生廢棄物。由于無廢物加工減少了廢料、污染和能量消耗，并對環(huán)境有利。日本鑄造工廠最近提出了3R的環(huán)境保護(hù)新概念，即：減少廢棄物（Reduce)、重用（Reuse）及回用（Recycling），突出了先進(jìn)材料成形工藝中對綠色制造的要求。2 鑄造工藝設(shè)計根據(jù)鑄件批量的大小、生產(chǎn)要求和

12、生產(chǎn)條件等因素的不同，鑄造工藝設(shè)計會有不同的內(nèi)容。一般包括鑄造工藝圖、鑄件（毛坯）圖、鑄型裝備圖（合型圖）、工藝卡及操作工藝規(guī)程等。同時，鑄造工藝設(shè)計也包括鑄造工藝裝備的設(shè)計，包括模樣圖、模板圖、芯盒圖、砂箱圖、壓鐵圖、專用量具圖和樣板圖、組合下芯夾具圖等。鑄造工藝設(shè)計步驟為：（1）零件的技術(shù)條件和結(jié)構(gòu)工藝性分析；（2）選擇鑄造和造型方法；（3）確定澆注位置和分型面；（4）選擇工藝參數(shù)；（5）設(shè)計澆冒口和冷鐵；（6）砂芯設(shè)計；（7）在完成鑄造工藝圖的基礎(chǔ)上畫出鑄件圖；（8）完成砂箱設(shè)計后畫出鑄型裝配圖；（9）綜合整個設(shè)計內(nèi)容編制鑄造工藝卡。鑄造工藝設(shè)計涉及零件本身工藝設(shè)計，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，補(bǔ)縮

13、系統(tǒng)的設(shè)計，出氣孔的設(shè)計，激冷系統(tǒng)的設(shè)計，特種鑄造工藝設(shè)計等內(nèi)容。 零件本身工藝設(shè)計涉及到零件的加工余量，澆注位置、分型面的選擇，鑄造工藝參數(shù)的選擇，尺寸公差，收縮率，起模斜度，補(bǔ)正量，分型負(fù)數(shù)等的設(shè)計 。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入鑄型型腔的通道，澆注系統(tǒng)設(shè)計得合理與否，對鑄件的質(zhì)量影響非常大，容易引起各種類型的鑄造缺陷，比如：澆不足、冷隔、沖砂、夾渣、夾雜、夾砂等等鑄造缺陷。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括澆注系統(tǒng)類型的選擇、內(nèi)澆口位置的選擇及澆注系統(tǒng)各組元截面尺寸的確定。此外，澆注系統(tǒng)的選擇也非常重要，那么怎樣才能選擇正確的澆注系統(tǒng)呢？對于機(jī)械化流水線、大批量生產(chǎn)，為了方便生產(chǎn)并有利于保證鑄件的質(zhì)量，內(nèi)澆

14、道一般設(shè)置在鑄型的分型面處，根據(jù)該鑄件毛坯的澆注位置及分型面的選擇，將內(nèi)澆道開設(shè)在鑄型的分型面處是屬于中間注入式澆注系統(tǒng)。液態(tài)金屬在澆注過程中難免會包含有一定的熔渣，為了提高澆注系統(tǒng)的擋渣能力，適合于采用封閉式澆注系統(tǒng)。在鑄造工藝中，鑄造工藝的設(shè)計對鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，但是澆注系統(tǒng)的選擇方法的選擇也不容忽視。補(bǔ)縮系統(tǒng)的設(shè)計是合理的設(shè)計冒口和補(bǔ)貼，以補(bǔ)償鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的液態(tài)和凝固態(tài)的體收縮，以獲得健全的鑄件的一項工程技術(shù) 。出氣孔用于排出型腔內(nèi)的氣體，改善金屬液填充能力，排除先填充到型腔的過冷金屬液和浮渣，還可作為觀察型腔是否澆滿的的標(biāo)志 。1）鑄造工藝設(shè)計內(nèi)容2）鑄造工藝裝備的設(shè)計鑄

15、造工藝裝備是造型、制芯、合箱及澆注過程中使用的模具和裝備的總稱，簡稱工裝。包括模樣，模板，模底框、砂箱、砂箱托板、芯盒、烘干板、砂芯休整模具、套箱、壓鐵、組芯及下芯夾具、量具及檢驗(yàn)樣板等。鑄造工裝設(shè)計是鑄造生產(chǎn)中的重要工作之一，對保證鑄件質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度起很大作用。工裝設(shè)計的主要依據(jù)是鑄件生產(chǎn)批量、鑄造工藝圖和鑄件圖，還要參考所用的造型和制芯機(jī)械的規(guī)格、參數(shù)以及有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，考慮模具車間的生產(chǎn)能力等。設(shè)計的工藝裝備既要滿足工藝要求，又要便于加工制造。生產(chǎn)中使用著各式各樣的工裝，從使用角度看雖有不同的要求，但從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度卻有很多相同之處。3 鍛造工藝設(shè)計在鍛造生產(chǎn)中，自由鍛

16、的生產(chǎn)過程是按照一定的工藝規(guī)程，將坯料逐步鍛成符合技術(shù)要求的鍛件。自由鍛工藝規(guī)程的制訂原則是從現(xiàn)有生產(chǎn)條件、設(shè)備能力和技術(shù)水平的實(shí)際情況出發(fā)，力求技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理。通常，自由鍛工藝規(guī)程包括以下內(nèi)容：（1）自由鍛件圖的繪制；（2）坯料質(zhì)量和尺寸的確定；（3）下料方法的確定；（4）鍛造溫度范圍的確定；（5）鍛造加熱規(guī)范的制訂；（6）變形工藝過程的制訂；（7）自由鍛設(shè)備噸位的選定；（8）鍛后冷卻規(guī)范的制訂；（9）鍛件熱處理規(guī)范的制訂；（10）鍛件的技術(shù)條件和檢驗(yàn)要求的提出； （11）工藝卡片的填寫。模鍛工藝設(shè)計 模鍛工藝設(shè)計是對具體的模鍛零件，根據(jù)本單位的生產(chǎn)條件，制訂出一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上

17、合理的模鍛壓工藝。其設(shè)計需要考慮的問題是多方面的，其主要內(nèi)容有：模鍛方法的選擇；模鍛件圖的繪制；模鍛工序及其他工序的確定；坯料尺寸的計算；模鍛設(shè)備的選擇；模膛與鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計；編寫工藝文件。 4 沖壓工藝設(shè)計 沖壓工藝設(shè)計是對具體的沖壓零件，根據(jù)本單位的生產(chǎn)條件，制訂出一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的沖壓工藝。其設(shè)計需要考慮的問題是多方面的，其主要內(nèi)容有沖壓件工藝分析、沖壓工藝方案制定與工藝計算、選擇模具結(jié)構(gòu)型式、選擇沖壓設(shè)備、編寫工藝文件等。（1）沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即設(shè)計的沖壓件在結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸大小及公差和尺寸基準(zhǔn)等各方面是否符合沖壓加工的工藝要求。沖

18、壓件的工藝性好壞，直接影響到加工的難易程度。工藝性差的沖壓件，材料損耗和廢品率會大量增加，甚至于無法正常生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。產(chǎn)品零件圖是編制和分析沖壓工藝方案的重要依據(jù)。首先可以根據(jù)產(chǎn)品的零件圖紙，分析研究沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求以及所用材料的機(jī)械性能、沖壓成形性能和使用性能等對沖壓加工難易程度的影響，分析產(chǎn)生回彈、畸變、翹曲、歪扭、偏移等質(zhì)量問題的可能性。特別要注意零件的極限尺寸（如最小孔間距和孔邊距、窄槽的最小寬度、沖孔最小尺寸、最小彎曲半徑、最小拉深圓角半徑）以及尺寸公差、設(shè)計基準(zhǔn)等是否適合沖壓工藝的要求。若發(fā)現(xiàn)沖壓件的工藝性很差，則應(yīng)會同產(chǎn)品的設(shè)計人員協(xié)商，提出建議。在不影響

19、產(chǎn)品使用要求的前提下，對產(chǎn)品圖紙作出適合沖壓工藝性的修改。（2）確定沖壓件的成形工藝方案 在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，再根據(jù)產(chǎn)品圖紙，進(jìn)行必要的工藝計算（如坯料尺寸、拉深次數(shù)等），以及分析沖壓性質(zhì)、沖壓次數(shù)、沖壓順序和工序組合方式，提出各種可能的沖壓工藝方案。然后，通過對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備條件、模具制造和壽命等方面的綜合分析與比較，確定一個技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳的工藝方案。因此，確定沖壓工藝方案時需要考慮的問題，其主要內(nèi)容如下： 1）沖壓件的工序性質(zhì) 沖壓件的工序性質(zhì)是指該零件所需的沖壓工序種類。沖裁、彎曲、拉深、翻邊、脹形等是常見的沖壓工序，各有其不同的性質(zhì)、特點(diǎn)和用途。設(shè)計沖壓工藝時，可以根據(jù)

20、沖壓件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和精度要求，各工序的變形規(guī)律及某些具體條件的限制等，合理地選擇這些工序。 2）沖壓次數(shù)和沖壓順序 沖壓次數(shù)是指同一性質(zhì)的工序重復(fù)進(jìn)行的次數(shù)。對于拉深件，可根據(jù)它的形狀和尺寸，以及板料許可的變形程度，計算出拉深次數(shù)；彎曲件或沖裁件的沖壓次數(shù)也是根據(jù)具體形狀和尺寸以及極限變形程度來確定。沖壓件各工序的先后順序主要根據(jù)各工序的變形特點(diǎn)和質(zhì)量要求等安排，其次要考慮到操作方便、毛坯定位可靠、模具簡單等。 （3）確定沖壓模具的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)已確定的沖壓工藝方案，綜合考慮沖壓件的質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量大小、沖壓加工成本以及沖壓設(shè)備情況、模具制造能力等生產(chǎn)條件后，選擇模具類型，最終確定是采用

21、單工序模，還是復(fù)合?；蚣夁M(jìn)模。確定模具的具體結(jié)構(gòu)型式，繪出模具工作不分動作原理圖。（4）選擇沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率及成本等一系列重要問題。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備類型和規(guī)格兩個方面的選擇。設(shè)備類型的選擇主要取決于沖壓的工藝要求和生產(chǎn)批量。在設(shè)備類型選定之后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓工藝力(包括卸料力、壓料力等)，變形功、模具閉合高度和模板平面輪廓尺寸等確定設(shè)備規(guī)格。設(shè)備規(guī)格主要是指壓力機(jī)的公稱壓力、滑塊行程、裝模高度、工作臺面尺寸及滑塊模柄孔尺寸等技術(shù)參數(shù)。設(shè)備規(guī)格的選擇與模具設(shè)計關(guān)系密切，必須使所設(shè)計的模具與所選設(shè)備

22、的規(guī)格相適應(yīng)。（5）沖壓工藝文件的編寫沖壓工藝文件一般以工藝過程卡的形式表示，它綜合地表達(dá)了沖壓工藝設(shè)計的具體內(nèi)容，包括工序序號、工序名稱或工序說明、加工工序草圖（半成品形狀和尺寸）、模具的結(jié)構(gòu)形式和種類、選定的沖壓設(shè)備、工序檢驗(yàn)要求、工時定額、板料的規(guī)格性能以及毛坯的形狀尺寸等等。 沖壓件的批量生產(chǎn)中，沖壓工藝過程卡是指導(dǎo)生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要技術(shù)文件，起著生產(chǎn)的組織管理、調(diào)度、工序間的協(xié)調(diào)以及工時定額核算等作用。工藝卡片尚未有統(tǒng)一的格式，一般按照既簡明扼要又有利于生產(chǎn)管理的原則進(jìn)行制訂。孔型設(shè)計的基本知識 認(rèn)識孔型開口孔，輥縫在孔型周邊上閉口孔，輥縫在孔型周邊外半閉口孔，控制孔用，輥縫靠近底部

23、或頂部開坯孔型，（延伸，粗軋，壓縮）高溫大壓下，縮小斷面，形狀變化不大毛軋孔，（荒軋，造型，成型）斷面雛形，不均勻變形大精軋孔，（預(yù)軋，成前）35個孔，調(diào)整尺寸成品孔，最后軋出，獲得技術(shù)要求的熱尺寸孔型分類按用途按配置型材軋制是在帶有軋槽的環(huán)形凹槽或凸緣的軋輥上軋制出來的。由兩個或多個軋輥的軋槽所構(gòu)成的斷面輪廓稱之為孔型。 孔型的組成及各部分的作用6 軋制工藝設(shè)計6.1型鋼軋制工藝設(shè)計孔型設(shè)計：鋼錠或坯料在帶槽軋輥上經(jīng)過若干道次變形，以獲得所需斷面尺寸、形狀、性能的產(chǎn)品而進(jìn)行的一系列設(shè)計計算工作。涵蓋了型鋼軋制的主要過程參數(shù)，生產(chǎn)中調(diào)整余地小。斷面孔型設(shè)計 軋輥輔件設(shè)計 軋輥孔型設(shè)計 根據(jù)原料

24、、成品、性能要求，選擇孔型系統(tǒng)，計算出道次、變形量、孔型形狀和尺寸，作出孔型圖 根據(jù)孔型圖，在軋輥上分配道次、在軋輥上的位置、狀態(tài)，保證軋制順利，高產(chǎn)，必要的強(qiáng)度校核 導(dǎo)衛(wèi)、圍盤、翻鋼裝置、檢查樣板，防止出現(xiàn)偏心、纏輥等 主要內(nèi)容孔型設(shè)計的內(nèi)容與要求孔型設(shè)計的內(nèi)容(1)斷面孔型設(shè)計根據(jù)原料與成品的斷面形狀、尺寸及其性能的要求，確定出軋件的變形方式、所需道次數(shù)和各道次的變形量以及為完成此變形過程所需要的孔型形狀和尺寸。(2)軋輥孔型設(shè)計這一過程即孔型配置，是根據(jù)斷面孔型設(shè)計的結(jié)果，確定孔型在每個機(jī)架上的配置方式，從而保證軋件能正常軋制。既要保證能順利軋制和操作方便，還要保證軋輥滿足其強(qiáng)度條件、具

25、有較短的軋制節(jié)奏，以獲得較高的產(chǎn)量和較高的產(chǎn)品質(zhì)量。(3)軋輥輔件設(shè)計這一過程即導(dǎo)衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置的設(shè)計，導(dǎo)衛(wèi)或誘導(dǎo)裝置應(yīng)保證軋件能按照要求的狀態(tài)和位置進(jìn)、出孔型，或使軋件在孔型以外發(fā)生一定的變形，或?qū)埣鸪C正或翻轉(zhuǎn)作用等。 孔型設(shè)計的要求保證產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求。這主要包括斷面形狀正確、尺寸公差合格、表面光滑、機(jī)械性能合乎要求。生產(chǎn)成本低。為降低生產(chǎn)成本，須使金屬消耗及軋輥和電能消耗最少，各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。(3) 軋機(jī)有較高的生產(chǎn)效率。應(yīng)使軋制過程易于實(shí)現(xiàn)自動化、機(jī)械化，便于調(diào)整和操作，使軋機(jī)具有最短的軋制節(jié)奏和較高的產(chǎn)量。(4) 設(shè)計的孔型應(yīng)符合生產(chǎn)車間的具體工藝及設(shè)備條件，充

26、分考慮車間各主、輔設(shè)備的性能及其布置情況。不能盲目地將其它車間使用的孔型，搬到某一車間去，這可能不適用。在孔型設(shè)計過程中，應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，在充分掌握車間設(shè)備工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上依據(jù)孔型的基本原則，做出正確的孔型設(shè)計?？仔驮O(shè)計的基本原則 (1)選擇合理的孔型系統(tǒng)。選擇合理的孔型系統(tǒng)是孔型設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?？仔拖到y(tǒng)合理與否直接影響到軋機(jī)的生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、各項消耗指標(biāo)以及生產(chǎn)操作等。通常在設(shè)計新產(chǎn)品的孔型時，應(yīng)根據(jù)軋件的變形規(guī)律，擬定出各種可能的孔型系統(tǒng)方案，通過充分的對比分析和論證，從中選擇合理的孔型系統(tǒng)。(2)充分利用鋼的高溫塑性，把變形量和不均勻變形盡量放在前幾道次，然后順軋制程序逐道減小變形

27、量，這樣對軋制成形過程有利。(3)盡可能采用形狀簡單的孔型，專用孔型的數(shù)量要適當(dāng)。(4)在多品種的型鋼軋機(jī)上，多選用共用性好的孔型。(5)各機(jī)架間的道次數(shù)分配、翻鋼及移鋼次數(shù)和程序應(yīng)合理。(6)軋件在孔型中力求有良好的穩(wěn)定性。(7)孔型在軋輥上有合理的配置，便于軋機(jī)調(diào)整且有較強(qiáng)的共用性?？仔驮O(shè)計的程序孔型設(shè)計的基本步驟了解產(chǎn)品的技術(shù)條件 選擇合理的孔型系統(tǒng) 計算道次并合理分配在各架軋機(jī)上 鋼種特性，變形抗力，摩擦，膨脹產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：斷面形狀、尺寸、公差、性能現(xiàn)廠情況：原料，軋機(jī)，平面布置等每種孔型系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，影響到產(chǎn)量，質(zhì)量，方案對比舉例：軋制16m圓鋼的成品孔：方-橢-圓 0.9 萬能孔型

28、0.26；橢圓-橢-圓 0.07 n= 三輥開坯機(jī) K = 0.30.5大型軋機(jī) K = 0.250.48中型軋機(jī) K = 0.150.27線型軋機(jī) K = 0.170.2小型軋機(jī) K = 0.1 0.3平 由經(jīng)驗(yàn)定 ： 630，5002，4002 方 =1.211.23 5804 圓 =1.21.264 4302，3005 圓 =1.121.26負(fù)荷均勻；軋機(jī)節(jié)奏（第一根咬入到第二根鋼咬入）相似； 第一道和最后一道走下軋制線；成品道次和成品前分配在不同的機(jī)架上；各架道次分配原則坯料斷面高度粗軋機(jī)軋輥名義直徑分配延伸系數(shù) 軋件面積計算 孔型尺寸 孔型設(shè)計的基本步驟原則：考慮塑性，咬入，輥強(qiáng)，電

29、機(jī)，孔型磨損，成型等因素開始道次 f ，塑性，咬入為主； 無鐵皮后，輥徑大，延伸為主；高溫大壓下，溫度下降后，以精確尺寸為主， 校核 : 總=123n F1 =由鐵型孔型，確定圓角，斜度，高度，寬度 孔型在軋輥上配置 輥環(huán)寬度, 繪圖、標(biāo)尺寸 檢驗(yàn)校核咬入，輥強(qiáng)，電機(jī)負(fù)荷，充滿度，穩(wěn)定性軋輥輔件設(shè)計 檢查樣板，導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計 橫列式軋機(jī)道次變形系數(shù)分配曲線 連軋機(jī)道次延伸系數(shù)分配曲線6.2 熱連軋帶鋼軋制工藝設(shè)計1）粗軋壓下規(guī)程制定壓下規(guī)程計算的內(nèi)容(1)確定中間帶坯厚度HRC;(2)粗軋各個道次的軋出厚度HRij(i為粗軋機(jī)機(jī)架號，j為道次號）。 HRC的確定實(shí)際上是確定了粗軋和精軋間的負(fù)荷

30、分配。 HRC值大時粗軋負(fù)荷減輕，精軋負(fù)荷加重。 HRC值小時則相反。原則上說，只要精軋機(jī)組有足夠的能力， HRC應(yīng)取大一些。24成品厚度3.893.95.295.36.997.09.499.512.7HRC323436383840單位： mm粗軋壓下量分配系數(shù)bhi=bi* h2）精軋壓下規(guī)程制定 方法很多，最常用的是利用現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)資料直接分配各架壓下率或厚度和分配各架能耗負(fù)荷兩種方法。 國內(nèi)外實(shí)用的負(fù)荷分配方法主要是分配系數(shù)法，例如我國武鋼1700mm 熱連軋機(jī)是用能耗分配系數(shù)法；寶鋼(2050mm熱連軋機(jī)和鞍鋼1700mm熱連軋機(jī)則有壓下率、壓力、功率三種分配系數(shù)法，常用的是壓下率分配系數(shù)

31、法；本鋼1700mm 熱連軋機(jī)則應(yīng)用由德國AEG公司提出的快速分析算法。這些方法都是按分配系數(shù)法求得壓下量分配，用數(shù)學(xué)模型計算力能參數(shù)，以校核機(jī)電設(shè)備和工藝等限制條件，校核通過后算出輥縫、速度等控制系統(tǒng)設(shè)定值。25精軋機(jī)組壓下量分配 精軋機(jī)組的壓下量占總壓下量的2030%。精軋機(jī)組是保證成品組織性能和精度的重要工序，在考慮壓下量分配時要以注重成品的質(zhì)量為原則。機(jī)座號數(shù)1234567%軋六道405035453040253515251015軋七道4050354530402540253520281015壓下率分配表26在具體分配壓下量時的原則：（1）第一架可以留有適當(dāng)余量，即考慮到帶坯厚度的可能波動

32、和可能產(chǎn)生咬入困難等，而使壓下量略小于設(shè)備允許的最大壓下量；（2）第二、三架要充分利用設(shè)備能力，給予盡可能大的壓下量；（3）以后各架逐漸減小壓下量，到最末一架一般在10% 15%左右，以保證板形、厚度精度及性能質(zhì)量。6.3 冷軋帶鋼軋制工藝設(shè)計 （1）性能影響因素 冷軋帶鋼的性能與煉鋼、澆鑄方法、熱軋、冷軋、退火、平整和矯直等有關(guān)。鋼中化學(xué)成分對鋼的性能決定作用熱軋的影響因素： 精軋機(jī)的變形率、終軋溫度、在運(yùn)輸輥道上的冷卻速度和卷取溫度，決定著晶粒的大小、晶粒形狀、滲碳體的分布情況和氮的析出與過飽和溶解。性能與變形量等因素的關(guān)系 冷軋帶材的力學(xué)性能和工藝性能取決于坯料的金相組織、冷軋總變形量和

33、軋制后的退火制度。 （2）壓下量分配 冷軋帶材的總壓下率為4093%。根據(jù)具體要求分配壓下率 a 第一道次考慮后張力較小，帶鋼容易跑偏；坯料厚度不均勻等，不宜采用較大的壓下率； b 第二、三道次采用大壓下率軋制； c 精軋道次不采用大的壓下率，保證板形及厚度精度。常用的壓下規(guī)程設(shè)計方法 a 先按經(jīng)驗(yàn)并考慮到規(guī)程設(shè)計的一般原則和要求，對各道（架）壓下進(jìn)行分配； b 按工藝要求并參考經(jīng)驗(yàn)資料，選定各機(jī)架（道）間的單位張力； c 校核設(shè)備的負(fù)荷及各項限制條件，并修正。壓下系數(shù)的分配bi壓下量分配系數(shù)機(jī)架數(shù) 道次（機(jī)架號） 1234520.70.330.50.30.240.40.30.20.150.3

34、0.250.250.150.057 焊接工藝設(shè)計1）金屬焊接性金屬作為最常用的工程結(jié)構(gòu)材料，通常要求具備如高溫強(qiáng)度、低溫韌性、耐蝕性以及其他基本性能，并要求在焊后仍能夠保持這些基本性能。但是材料在焊接時要經(jīng)受加熱、熔化、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)晶、冷卻、固態(tài)相變等一系列復(fù)雜的過程，這些過程又是在溫度、成分以及應(yīng)力極度不平衡的條件下發(fā)生，這就可能造成焊接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生各種類型的缺陷，使接頭喪失其連續(xù)性。即使沒有產(chǎn)生缺陷，也可能降低某些性能，導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命受到影響。為了研究金屬在焊接時的某些特有性能，就提出了焊接性（weldability）的概念。焊接性包括兩方面的內(nèi)容：一是焊成的構(gòu)件符合設(shè)計的要求，二是

35、滿足預(yù)定的使用條件，能夠安全運(yùn)行。從這兩個方面來看，優(yōu)質(zhì)的焊接接頭需具備的條件是接頭中不存在超過質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷，同時具有預(yù)期的使用性能。根據(jù)討論問題的著眼點(diǎn)不同，焊接性可分為工藝焊接性和使用焊接性。工藝焊接性指金屬材料對各種焊接方法的適應(yīng)能力。工藝焊接性不是金屬本身固有的性能，不僅取決于金屬本身的成分與性能，而且要根據(jù)某種焊接方法和所采用的具體工藝措施來進(jìn)行評定的。使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各項使用性能的程度。其中包括常規(guī)的力學(xué)性能、低溫性能、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強(qiáng)度以及抗腐蝕性、耐磨性等。焊接性主要取決于金屬材料本身固有的性能，同時工藝條件也有著

36、重要的影響。2）焊接方法的選擇在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)對各種焊接方法進(jìn)行考量，綜合各方面因素，選擇合適方法。焊接方法選擇的總體原則是：以最小的成本去獲得所需的焊接接頭質(zhì)量。生產(chǎn)成本是由眾多因素決定的，其中主要包括焊接方法可能達(dá)到的最高熔敷率、最高的焊接速度、焊接材料的消耗量、焊接結(jié)構(gòu)外形、接頭的壁厚、接頭的形式和坡口形狀、所焊金屬材料的種類及其焊接性、焊件組裝的難易程度、焊前清理的要求、焊接位置、對焊工技能等級要求，焊縫焊后清理和處理，以及焊接設(shè)備和輔助設(shè)施的投資費(fèi)用和折舊回收期。因此可以說，焊接方法的選擇，也是一項經(jīng)濟(jì)估算工作。一般情況下，對某項具體的焊接工程選用經(jīng)濟(jì)且高質(zhì)量的焊接方法，可以從以下五

37、個方面進(jìn)行分析。（1）被焊金屬種類及其焊接性。選擇焊接工藝方法時，首先應(yīng)該從被焊金屬種類及其焊接性進(jìn)行分析。因?yàn)閷τ谀承┙饘俨牧?，焊接工藝方法時首要的決定因素，例如：對于鋁合金和鎂合金焊件的焊接，適用的焊接方法只有TIG和MIG（情性氣體保護(hù)焊）兩種：對于某些超高強(qiáng)度鋼、高合金鋼及鎳基合金等，為保證符合規(guī)程要求的接頭質(zhì)量，只能焊接熱輸入量低的焊接方法；焊接氧化性強(qiáng)的金屬材料，如鈦及其合金等，只能選用惰性氣體保護(hù)焊和真空電子束焊。對于普通碳鋼和低合金鋼，幾乎可以采用所有的熔焊方法進(jìn)行焊接。（2）接頭形式和焊接位置。接頭形式和焊接位置是選擇焊接方法的重要因素之一。如圖四種典型的接頭形式：a代表所有

38、開寬坡口，需填充大量熔敷金屬的對接和角接接頭。焊接這類接頭時，首先應(yīng)考慮采用熔敷率高的焊接方法，如埋弧焊，藥芯焊絲電弧焊和多絲MIG/MAG（氧化性混合氣體保護(hù)）焊等；圖b則相反，要求焊縫金屬體積小，焊接速度很快，并保證焊縫成形良好，對于這種接頭，應(yīng)當(dāng)選擇熱量高度集中的焊接方法，如高頻TIG焊，等離子弧焊和激光焊等；圖c屬于難焊位置和接頭形式。這些焊接位置包括立焊、仰焊和橫焊，能適應(yīng)全位置焊的焊接工藝方法有：焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、脈沖電弧MIG/MAG焊，以及鎢極氬弧焊等；圖d是開淺坡口留大鈍邊，或不開破開的直邊對接接頭，為了得到焊透的焊縫，必須采用具有深熔特性的焊接工藝方法，如埋弧焊

39、、等離子弧焊和電子束焊等。（3）焊接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊縫的布置。焊接的結(jié)構(gòu)大體上可分為簡單和復(fù)雜兩大類。如平板和管子的拼接，壓力容器筒體和管道的縱環(huán)縫，焊接H型鋼和箱形梁角焊縫，以及各種肋板的角焊縫等，即為結(jié)構(gòu)簡單的焊件。對于這類焊件，可以采用各種高效的、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化的焊接方法，如單絲、多絲埋弧焊，高效MIG/MAG焊，等離子弧焊及激光焊等。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件，如內(nèi)燃機(jī)機(jī)體、汽車車身框架、車廂結(jié)構(gòu)、船體機(jī)構(gòu)、工程機(jī)械部件和工程建筑構(gòu)架等，這些結(jié)構(gòu)部件大都由不同方位、長度不等的短焊縫連接，只能采用操作靈活性較好的焊條電弧焊和半自動MAG焊。對于大批量生產(chǎn)，且設(shè)備投資回收率快的焊件，如轎車車身的

40、焊接，可以采用機(jī)器人或機(jī)械手與變位機(jī)械組成的MAG焊機(jī)器人工作站。（4）生產(chǎn)模式和產(chǎn)量。焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)模式可分為單件、小批量、批量和大批量。焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)量通常指年產(chǎn)量或月產(chǎn)量。某些焊接結(jié)構(gòu)，如大型船舶，大型電站鍋爐和重型容器等，雖然產(chǎn)量較低，但焊接工作量巨大。在這種情況下，可以按焊接工作量作為選擇焊接工藝方法的依據(jù)。（5）對焊縫性能和質(zhì)量的要求。現(xiàn)代工業(yè)中的焊接結(jié)構(gòu)，大多數(shù)對焊縫的質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。一些重要焊接結(jié)構(gòu)的制造規(guī)程，都對所應(yīng)采用的焊接工藝方法作出了明確的規(guī)定。有的甚至在產(chǎn)品的施工圖樣中，規(guī)定必須采用的焊接工藝方法。例如：歐洲某些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，對食品和飲料加工所有的不銹鋼薄壁容器筒身

41、的縱環(huán)縫，在產(chǎn)品的施工圖樣中，強(qiáng)制性規(guī)定采用等離子弧焊工藝。因?yàn)槎嗄甑纳a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，目前只有等離子弧焊焊制的焊縫，才能滿足該容器對焊縫表面質(zhì)量的要求。3） 焊接材料的選擇焊接過程中用以進(jìn)行焊接連接的消耗材料以及為了提高焊接質(zhì)量而附加的保護(hù)物質(zhì)統(tǒng)稱為焊接材料。隨著焊接技術(shù)的迅速發(fā)展，焊接材料的應(yīng)用范圍日益增大。焊接材料在造船、石油化工、車輛、電力、核反應(yīng)堆等領(lǐng)域中起著非常重要的作用。而且，焊接技術(shù)的發(fā)展對焊接材料的品種和產(chǎn)量方面都提出了越來越高的要求。焊接材料種類繁多，在應(yīng)用中容易引起混亂。特別是中國加入WTO以后，許多焊接材料已逐步向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，了解各種焊接材料的特點(diǎn)對正確選用焊接材料具有十

42、分重要的意義。焊接材料的質(zhì)量對保證焊接過程的穩(wěn)定和獲得滿足使用要求的焊縫金屬起著決定性的作用。歸納起來，焊接材料應(yīng)具有以下作用：（1）保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊接熔滴金屬容易過渡。（2）在焊接電弧的周圍造成一種還原性或中性的氣氛，保護(hù)液態(tài)熔池金屬，以防止空氣中氧、氮等侵入熔敷金屬。（3）進(jìn)行冶金反應(yīng)和過渡合金元素，調(diào)整和控制焊縫金屬的成分與性能。（4）生產(chǎn)的熔渣均勻覆蓋在焊縫金屬表面，防止氣孔、裂紋等焊接缺陷產(chǎn)生，并獲得良好的焊縫外形。（5）改善焊接工藝性能，在保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能提高焊接效率。4）焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)在航空航天、能源、化工、船舶、汽車、建筑等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。焊接結(jié)構(gòu)已取代

43、鉚接結(jié)構(gòu)、部分取代了鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)，這與其優(yōu)點(diǎn)是緊密相關(guān)的，主要有以下方面：強(qiáng)度高、重量輕?，F(xiàn)代焊接技術(shù)已經(jīng)能夠使接頭與母材等強(qiáng)度，同時具有良好的疲勞性能和抗斷裂性能。與鑄件或機(jī)械連接件相比，焊接結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，重量減輕。水密性和氣密性好。鉚接結(jié)構(gòu)在使用中難以保證可靠的水密性和氣密性,而焊接結(jié)構(gòu)具有良好的水密性和氣密性，廣泛應(yīng)用于壓力容器、船舶等領(lǐng)域。焊接結(jié)構(gòu)尺寸和形狀不受限制?，F(xiàn)代焊接技術(shù)幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何板厚與結(jié)構(gòu)形式的焊接，焊接厚度最大可以達(dá)到數(shù)百毫米，最小可以是幾個微米；通過焊接可以生產(chǎn)各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高。使用簡單的對接和角焊縫連接，就可以制造出各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)效率高，周

44、期短，成本低。同時，焊接結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也是不可忽視的，主要有以下幾點(diǎn)：焊接應(yīng)力與焊接變形。焊接過程是局部加熱，不可避免地會產(chǎn)生熱應(yīng)力和變形。若加熱時產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力過大，會導(dǎo)致焊縫裂紋或開裂。焊后的殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及尺寸精度都有較大的影響。焊接接頭性能不均勻。焊縫、熱影響區(qū)和母材的強(qiáng)度、韌性不均勻，會對整個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和斷裂行為產(chǎn)生顯著影響。焊接缺陷。焊接過程中快速加熱和冷卻會使局部材料在非平衡條件下發(fā)生熔化、凝固和固態(tài)相變，在焊接區(qū)產(chǎn)生裂紋、氣孔、未焊透和夾雜等焊接缺陷，往往是結(jié)構(gòu)破壞的根源。焊接結(jié)構(gòu)剛度大、整體性強(qiáng)。整體性是焊接結(jié)構(gòu)具有良好的水密性和氣密性，同時也為裂紋的擴(kuò)展提

45、供了方便。設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列基本要求：（1）實(shí)用性。焊接結(jié)構(gòu)必須達(dá)到產(chǎn)品所要求的使用性能和預(yù)期效果。（2）可靠性。焊接結(jié)構(gòu)在試用期內(nèi)必須安全可靠，受力合理，能滿足靜載強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、韌性、剛度、穩(wěn)定性、抗震性等要求。（3）工藝性。所選材料應(yīng)具有良好的焊接性能，焊接結(jié)構(gòu)能夠方便地進(jìn)行焊接操作，能夠?qū)嵭泻盖疤幚砗秃负筇幚?，也具有焊接與檢驗(yàn)操作的可達(dá)性，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化焊接的要求。（4）經(jīng)濟(jì)性。制造焊接結(jié)構(gòu)時，所消耗的原材料、能源和工時應(yīng)最少，其綜合成本最低。對于大型、復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般分為初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和工作圖設(shè)計三個階段，其中最重要的是確定焊接結(jié)構(gòu)和尺寸的任務(wù)應(yīng)在技術(shù)設(shè)計階段

46、完成。8 材料成型工藝的計算機(jī)模擬與設(shè)計8.1鑄造工藝過程的數(shù)值模擬 （ANSYS）8.1.1數(shù)值模擬前的準(zhǔn)備工作（1）模型的基本尺寸及簡化方案本案例針對鋼的砂模鑄造過程溫度場分析，砂模模腔為“L”形。根據(jù)模型的基本特點(diǎn)，對模型進(jìn)行簡化，首先由三維模型簡化為二維，同時根據(jù)其對稱性進(jìn)行平面對稱簡化。（2）材料特性本模擬中用到的材料的相關(guān)參數(shù)及邊界條件如下表所示。（3）模擬試驗(yàn)所用軟件本模擬試驗(yàn)所用軟件為ANSYS/Mechanical軟件模塊，ANSYS10.0以上版本。8.1.2模擬方法和步驟（1）單元的選擇及材料模型及參數(shù)的建立（2）材料模型的選擇及材料參數(shù)的輸入（3）幾何模型的建立（4）幾何模型的切分及網(wǎng)格劃分（5）對流邊界條件的施加（6）初始溫度的施加（7）求解（8）時間歷程后處理（9）通用后處8.1.3模擬報告要求（1）數(shù)值模擬案例的名稱（2）數(shù)值模擬的前期準(zhǔn)備工作（3）數(shù)值模擬所用軟件、材料（4）數(shù)值模擬結(jié)果分析討論（5）數(shù)值模擬的可行性及相關(guān)結(jié)論（6）參考文獻(xiàn)8.2鍛造成形過程