材料成型仿真软件

《材料成型软件应用》

结课报告

专 业：材料成型及控制工程 班 级： 学 号： 姓 名：

《材料成型软件应用》报告之一：ANSYS模拟报告

六角铆钉冲压过程应力应变分析

1、问题描述

如图1所示为六角铆钉的示意图，对它的成形过程进行结构静力分析。

图 1（a） 图1（b）

铆钉的外圆柱高12mm，外圆柱半径为4mm,内圆柱孔长度为5mm，内圆柱孔半径为2mm，铆钉正六棱柱体边长为6mm。弹性模量为E=2e11MPa，泊松比为0.3。

2、问题分析

该铆钉由下半部分空心圆柱和上半部分一个正六棱柱组成。可采用自顶向下建模。先建正六棱柱，然后创建两个半径不同，高度也不同的圆柱体进行体相减得到空心圆柱体，然后划分网格，最后求解分析模型。

3、模拟计算过程

1、定义工作文件名和工作标题

1）定义工作文件名：File >Chang Jobename

2）定义工作工作标题：File>Change Title在文本框中输入rivet单击OK，关闭对话窗口。 3）重新显示：Plot > Replot 2、显示工作平面

1）显示工作平面：WorkPlane >Display Working Plane 2、参

第一章作业习题答案

1．如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？

答：理想纯金属是不存在的，即使非常纯的实际金属中总存在着大量杂质原子。实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇、空穴所组成，同时也含有各种固态、液态或气态杂质或化合物，而且还表现出能量、结构及浓度三种起伏特征，其结构相当复杂。

能量起伏是指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也在随时间 不停地变化，时高时低的现象。

结构起伏是指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断地分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。

浓度起伏是指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象。

2．液态金属的表面张力有哪些影响因素？试总结它们的规律。 答：液态金属的表面张

1.开式压力机的工作原理

曲柄压力机通过曲柄连杆机构将电动机的旋转为滑块的往复运动。电动机通过皮带把运动传给大带轮，在经过小齿轮，大齿轮传给曲柄，通过连杆转化为滑块的往复的直线运动 2.曲柄压力机的主要参数

标称压力Fg（KN） 标称压力指滑块距死点的某一特定距离

标称压力行程Sg（mm）此距离成为标称压力行程，滑块所容许的最大作用力 滑块行程指上死点至下死点所经过的距离，其值为曲柄半径的两倍。

滑块行程次数N（1/min）指在连续工作方式下，滑块每分钟能往返的次数 装模高度H（mm）滑块在下死点时滑块下表面到工作台垫板正表面的距离

最大装模高度H（mm）指当装模高度调节装置将滑块调节至最上位置时的装模高度值 工作台尺寸：工作台平面尺寸、工作台上漏孔尺寸 模柄孔尺寸 4.喷嘴的作用

预塑时，建立背压，排除气体，防止熔料流涎，提高塑化质量；注塑时使喷嘴与模具主浇套良好接触，保证在熔料在高压下不外溢；保压时，便于向模腔补料；冷却定型时，可增加回流阻力，防止模腔中模料回流，还承担着调温、保温、断料的功能。 5.保证产品正常生产对合模装置的要求

能够实现模具的可靠开合动作和必要的行程，提供足够的锁模力，开模时提出顶出力及相应的行程。

6.薄膜吹塑成型

3-4 立柱的预紧方式，特点

1.加热预紧 最常用的预紧方法 2.液压预紧 采用专用的预紧螺母

3.超压预紧 比较简单，容易实现，不易达到预期预紧力 2-1曲柄压力机的组成，功能

1.工作机构 将传动机构的旋转运动转换成滑块的往复运动 2.传动系统 将电动机能量传输至工作机构 3.操作机构 控制工作机构的运行状态 4.能源部分 机器运行的能源由电动机提供 5.支承部分 把压力机所有零部件连成一个整体 6.辅助系统 提高压力机的安全性和操作方便性 2-5 装模高度调节方式，特点

1.调节连杆长度 结构紧凑，可降低压力机高度 2.调节滑块高度 提高了压力机的运动精度 3.调节工作台高度 多用于小型压力机 2-6 比较压塌式过载保护装置和液压式

1压塌式 结构简单制造方便，不可能准确限制过载里，不宜用于多点压力机上

2液压式 过载临界点可以准确地设定，且过载后设备恢复容易，适用于多点和大型压力机

2-7 开式机身和闭式机身的特点，应用场合

1.开式机身 工作台不受导轨间距的限制，安装，调整模具有较大的操作空间，多用于小型压力机

2.闭式机身 刚度比开式机身好，加工装配工作量小，广泛应用于中大型压力机 3-1 液压机工

材料成型设备及其自动化 A

一、 名词解释（每题3分，共15分）

1． “闷车”现象：滑块下行过程中由于各种原因造成设备卡死，不能政策运行的现象。

2． 塑料注射成型机的注射量：对空注射的条件下注射螺杆或柱塞作一次最大行程注射时，柱塞装置所能达到的最大

注射量。

3． 挤出机综合工作点：指挤出机螺杆特性线与口模特性线的交点。 4压铸机的合模力：压铸机的合模装置对模具施加的最大夹紧力。

5 曲柄压力机的标称压力：滑块距下死点某一特定距离时，滑块所能承受的最大作用力。 二、 填空题（每空1分，共20分）

1、曲柄压力机是通过曲柄连杆机构将电动机的 旋转 运动转变成冲压生产所

需要的 直线 运动。

2、通用压力机常用的离合器可分为 刚性离合器 和 摩擦离合器 两大类

3、过载会引起设备或模具的损坏，为了防范过载引起的事故，设备上应使用过载保护装置，常用的过载保护装置有 压塌块式 和 液压式 两类。

4、液压机一般有 本体 和 液压系统 两部分组成。

5、液压机的工作原理是根据 静压

一、 二、 三、 判断题（本大题共100分，共 40 小题，每小题 2.5 分）

1. 在铸件热节处安放冷铁能够起补缩作用。( × )2. 合金的浇注温度越高越好。( × )3. 铸造裂纹按形成的温度范围可分为 热裂 和 冷裂。( ) 4. 铸造的实质使液态金属在铸型中凝固成形。( )。5. 铸钢可以用来进行锻压加工。( )

6. 凝固温度范围大的合金，铸造时铸件中易产生缩松。( ) 7. 随钢中含碳量增加，其可焊性变差。( )8. 冲模可分为 简单冲模、连续冲模、复合冲模 三种。( )

9. 冲床的一次冲程中，在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具，是连续模。(× )10. 特种铸造主要用于生产大型铸件。( × )11. 根据钎料熔点的不同，钎焊可分为 硬钎焊、软钎焊 两类。( )12. 冲压工艺生产率高，适用于成批大量生产。( ) 13. 电阻焊分为 点焊、缝焊、对焊三种型式。( )

14. 用离心铸造法生产空心旋转体铸件时，不需用型芯。( )

15. 提高浇注温度有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件，因此浇注温度越高越好。( × )16. 铸铁的焊补方法分为 热焊法 和 冷焊法 二种。( )17. 液态金

1. 金属的铸造性能主要是指合金的充型能力、收缩性、吸气性

2. 金属的焊接性一般包括两方面的内容一是工艺焊接性，二是使用焊接性，实际生产中，

对于碳钢低合金钢等钢材，常用碳当量估算其焊接性

3. 焊条电弧焊焊条是由焊芯和药皮组成，焊芯起导电和填充焊缝金属的作用，焊条药皮主

要起保证焊接顺利进行以及焊缝质量的作用。焊条按药皮熔渣的性质可以分为酸性焊条和碱性焊条

4. 按照气体的来源，铸造成形中产生的气孔可以分为侵入气孔、析出气孔和反应气孔 5. 按照焊接过程的物理特点不同和所采用的能源的性质，可将焊接方法分为熔焊压焊钎

焊。焊接电弧由阴极区，阳极区，弧柱区三部分组成。 6. 纤维组织形成后，用热处理的方法难以消除，只能通过锻造方法是金属在不同的方向上

变形，才能改变纤维组织的方向和分布。 如何合理的利用纤维组织：1流向与最大拉应力方向一致2流向与切应力冲击方向垂直3沿工件外轮廓连续分布

7. 金属的铸造性能常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。影响锻造性能的因素：1金属

的本质（1）金属的化学成分（2）金属的组织状态2变形条件（1）变形温度（2）变形

速度（3）变形时的应力状态 粉末冶金工艺过程主要包括粉末混合，压制成型，烧结和后处理

8. 顺心凝固

习题《材料成形》部分

第1章 铸造

填空题：

1、铸造方法从总体上可分为普通铸造和特种铸造两大类，普通铸造是指砂型铸造方法，不同于砂型铸造的其他铸造方法统称为特种铸造，常用的特种铸造方法有：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。

2、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生（ ）或（ ）。

3、对砂型铸件进行结构设计时，必须考虑合金的（ ）和铸造（ ）对铸件结构提出的要求。 4、（ ）是铸造合金本身的物理性质，是铸件许多缺陷（ ）产生的基本原因。 5、浇注位臵是指造型时（ ）在铸型中所处的位臵，它影响铸件的质量。 6、铸造应力按产生的原因不同，主要可分为（ ）和（ ）两种。

7、铸件上各部分壁厚相差较大，冷却到室温，厚壁部分的残余应力为（ ）应力，而薄壁部分的残余应力为（ ）应力。

8、任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段，即（ ）、（ ）和（ ）。

9、在低压铸造、压力铸造和离心铸造时，因人为加大了充型压力，故（ ）较强。提高浇铸温度是改善合金（ ）的重要措施。

10、

第一章

材料成型及控制工程专业是一个具有机械学科典型特征和浓厚材料学科色彩的宽口径专业，主要研究各种材料成形的工艺方法、质量控制以及材料成形的机械化和自动化，是集材料制备与成形及其过程自动化为一体的综合性学科。

1、材料成形的主要技术内容包括哪些方面？

（1）金属材料的塑性成形；（2）金属材料的液态成形；（3）金属材料的连接成形；（4）金属粉末成形；（5）非金属材料成形； 2、举例说明材料成形在工业生产中的作用

作为制造业的一项基础和主要的生产技术，材料成形技术在国民经济中占有十分重要的地位，并且在一定程度上代表着一个国家的工业技术发展水平。采用铸造方法可以生产铸钢件、铸铁件及其各种铝、铜、镁、钛及锌等有色合金铸件；采用塑性成形方法，可生产各种金属（黑色金属和有色金属）及其合金的锻件和板料冲压件；采用连接方法生产独立的制件或产品虽然不如铸造和塑性成形方法的多，但据国外权威机构统计，在各类工业制品中半数以上都需要采用一种或多种连接技术才能制成。

3、简述材料成形工艺的主要特点

（1）材料利用率高；（2）产品性能好；（3）产品尺寸规格一致；（4）生产率高；（5）一般制件产品尺寸精度比切削加工低、表面粗糙度值比切削加工高。

4、成形工艺一般可分为

考试试卷（B）

题号 分数 一 二 三 四 五 六 总分 总分人 一、填空题（每空1分，共 34 分） 得分 评卷人 1.液态金属或合金中一般存在 起伏、 起伏和 起伏，其中在一定过冷度下，临界核心由 起伏提供，临界生核功由 起伏提供。

2、影响液态金属界面张力的因素主要有 、 和 。 3、纯金属凝固过程中晶体的宏观长大方式可分为 和 两种，其主要取决于界面前沿液相中的 。 4、金属（合金）凝固过程中由热扩散控制的过冷被称为 。 5、铸件的宏观凝固组织主要是指 ，其通常包括 、 和 三个典型晶区。

6、孕育和变质处理是控制金属（合金）铸态组织的主要方法，两者的主要区别在于孕育主要影响 ，而变质则主要改变