757 厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬【全套16張CAD圖+PROE模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】

757 厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬【全套16張CAD圖+PROE模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】,全套16張CAD圖+PROE模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū),757,厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬【全套16張CAD圖+PROE模型+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】,厚板,小孔,模具設(shè)計(jì),有限元,模擬,摹擬,全套,16 開(kāi)題報(bào)告 題目厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè)一、課題的目的和意義：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性,而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。為迎接未來(lái)的無(wú)限挑戰(zhàn)，在畢業(yè)之際選擇一個(gè)沖壓模具方面的設(shè)計(jì)論文，目的是想豐盈自己的翅膀，為將來(lái)在工作崗位上有更好的發(fā)展而搶得先機(jī).在短暫而又重要的十幾周里,通過(guò)老師指導(dǎo)和自學(xué)有關(guān)書(shū)籍，查閱期刊，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。從而能夠?qū)δ＞哂辛艘粋€(gè)更深刻地認(rèn)識(shí)對(duì)其工藝分析分類(lèi)結(jié)構(gòu)名稱(chēng)以及作用等方面有個(gè)嶄新的詮釋。初步達(dá)到了獨(dú)立完成簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)的目的及對(duì)模具的自我理解。二、文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀）從1839年英國(guó)成立的schuler公司算起現(xiàn)代沖壓模具制造技術(shù)已有168年的歷史，但我國(guó)的沖壓技術(shù)卻一直是發(fā)展緩慢。1984中國(guó)才成立模具工業(yè)協(xié)會(huì)，1986年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值僅有29億元。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)模具的企業(yè)也只有幾千家而已。1993年3月國(guó)務(wù)院頒布了關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的改革政策要點(diǎn)的決定，把模具擺在了機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，確立了發(fā)展模具工業(yè)是國(guó)家的一個(gè)產(chǎn)業(yè)政策。2005年中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長(zhǎng)率保持在25%的高水平。除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)外,廣東的中外合資和外商獨(dú)資模具企業(yè)現(xiàn)有幾千家,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起;江蘇昆山建成了模具工業(yè)群;浙江寧波和黃巖被譽(yù)為“模具之鄉(xiāng)”。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中模具的生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)模也不斷提高。改革開(kāi)放使得我國(guó)的經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期，模具的市場(chǎng)的需求量也進(jìn)一步的增加。模具行業(yè)也一直以15%左右的增速再發(fā)展。因此帶來(lái)的模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分的巨大變化，一些國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)也如雨后春筍般的建立起來(lái)，同時(shí)也帶來(lái)了以集體、獨(dú)資、私營(yíng)和合資等形式的快速發(fā)展。2006年吉林大學(xué)汽車(chē)覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車(chē)覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件、華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的汽車(chē)覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件、上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶(hù)。國(guó)內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車(chē)工業(yè)所帶來(lái)的發(fā)展契機(jī),加大設(shè)備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級(jí)步伐,積極開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。然而,與國(guó)際先進(jìn)水平相比,中國(guó)的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長(zhǎng)等方面,模具壽命也只有國(guó)際先進(jìn)水平的50%左右,大型、精密、技術(shù)含量高的轎車(chē)覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具,每年都需要花費(fèi)大量資金進(jìn)口，具體如下：1沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高,應(yīng)用不夠廣泛，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD技術(shù),距拋開(kāi)繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走;在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面,也才剛剛起步,在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面,由于缺乏先進(jìn)適用的制造裝備和工藝設(shè)備,只有5%左右的模具制造設(shè)備被應(yīng)用于這項(xiàng)工作。2精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中所占比重較低，工藝設(shè)備落后,直接影響國(guó)產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使產(chǎn)品更新?lián)Q代加快,對(duì)模具的需求量加大。但是,我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿(mǎn)足需求量的60%左右,大部分模具廠(chǎng)的模具加工設(shè)備陳舊,在役期長(zhǎng)、精度差、效率低,還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。3生產(chǎn)沖壓模具的專(zhuān)用技術(shù)尚未成熟,大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù)、型腔傳感及潤(rùn)滑技術(shù)、去應(yīng)力技術(shù)、抗疲勞及防腐技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。4模具標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)化程度及使用覆蓋率較低在汽車(chē)制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。5年來(lái),汽車(chē)模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率盡管有了較大增長(zhǎng),已從20世紀(jì)末的25%30%提高到目前的45%左右。但這種增長(zhǎng)距國(guó)際先進(jìn)水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距還很大。這是汽車(chē)模具交貨期長(zhǎng),也是我國(guó)成為模具進(jìn)口大國(guó)的重要原因之一。為了促進(jìn)我國(guó)沖壓模具技術(shù)的發(fā)展,從計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)加工技術(shù)及裝備、其它新技術(shù)與沖壓模等方面分析了我國(guó)沖壓模具的技術(shù)現(xiàn)狀。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,我國(guó)的沖壓模具總量位居世界第三位,加工技術(shù)裝備基本已與世界先進(jìn)水平同步。以汽車(chē)覆蓋件為代表的大型、復(fù)雜、精密沖壓模,用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和模擬,靠高速、精密的加工設(shè)備生產(chǎn),用新型研磨或拋光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工研磨拋光,提高模具質(zhì)量。這些都代表了沖壓模具發(fā)展的趨勢(shì)。總之，我國(guó)將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中,無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備,都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。尤其近年來(lái)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的超高速發(fā)展,給模具行業(yè)帶來(lái)了無(wú)限商機(jī)。為了適應(yīng)用戶(hù)對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求,模具制造企業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來(lái)提升競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,來(lái)滿(mǎn)足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。展望未來(lái),趕超世界模具制造技術(shù)的先進(jìn)水平尚需我們做出不懈的努力!三、采用的設(shè)計(jì)方案（基本理論）與技術(shù)路線(xiàn)1、設(shè)計(jì)方案（基本理論）這次設(shè)計(jì)該零件加工主要涉及到了沖孔工序內(nèi)容，所以我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)沖孔模。由于該零件屬于大批量生產(chǎn)，工藝性較好并且需要一次沖出一個(gè)小孔。這里主要采用多孔沖裁壓角復(fù)合模，并配有自動(dòng)送出件杠桿機(jī)構(gòu)以提高生產(chǎn)效率。最后為了避免自動(dòng)送出件機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與模具發(fā)生干涉，可在三維軟件Pro/E和deform軟件中設(shè)計(jì)自動(dòng)送出件機(jī)構(gòu)，然后模擬其運(yùn)動(dòng)過(guò)程，觀(guān)察二者是否相互干涉，如果有干涉現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)該及時(shí)更改，精確完成設(shè)計(jì)任務(wù)。因給定的設(shè)計(jì)參數(shù)中對(duì)零件尺寸公差沒(méi)有什么特殊的要求，故此可按TI12級(jí)選擇，該工件外形規(guī)則很適應(yīng)沖裁加工。由于該模具為多凸模沖孔模，所以將凸模設(shè)計(jì)為階梯形布局，即將凸模做成不同高度，使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少總沖裁力。當(dāng)幾個(gè)凸模直徑相差懸殊，而相距又很近時(shí)，為了提高模具壽命，避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力的作用而產(chǎn)生折斷或傾斜，一般把小凸模做短些。階梯形布局的凸模高度差取決于材料厚度。此外，壓角力較大，壓角與沖孔工序也應(yīng)階梯式?jīng)_出。該零件屬于大批量生產(chǎn)，工藝性較好。為了提高生產(chǎn)效率可以設(shè)計(jì)安裝一個(gè)自動(dòng)送出件機(jī)構(gòu)。在自動(dòng)送出件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，要求所設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)不僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)，而且還要使傳遞的動(dòng)力盡可能發(fā)揮有效的作用。一般情況下，壓力角越小，對(duì)機(jī)構(gòu)工作越有利。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，在某一特定點(diǎn)，整個(gè)機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)這種位置成為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)，一般應(yīng)避免但也可以利用它實(shí)現(xiàn)一定的工作要求。同時(shí)，使機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)滑塊的聯(lián)接容易，機(jī)構(gòu)調(diào)整較方便。應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)以及推板裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的送料行程，該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性與壓力機(jī)滑塊的運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)，送進(jìn)的初始與結(jié)束階段速度較慢，符合沖壓生產(chǎn)的需要。適于大批量生產(chǎn)。此設(shè)計(jì)應(yīng)該先確定自動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。其工作過(guò)程如下：當(dāng)壓床滑塊上行時(shí)，制件被凸模帶起。出件機(jī)構(gòu)在上底板和連桿的帶動(dòng)下向沖模中心移動(dòng)，同時(shí)送件機(jī)構(gòu)在上底板和連桿的帶動(dòng)下繞軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)先放置在其上面的工件就向沖模中心滑動(dòng)，直到碰到限位角鋼時(shí)為止。當(dāng)壓床滑塊接近上死點(diǎn)時(shí)，制件被由退料板、推銷(xiāo)、推板、推桿組成的退料機(jī)構(gòu)推下后沿出件機(jī)構(gòu)滑出。出件機(jī)構(gòu)側(cè)面由導(dǎo)輪導(dǎo)正，并在導(dǎo)輪上滑動(dòng)。退件機(jī)構(gòu)也自沖模中心位置退出，當(dāng)壓床滑塊到下死點(diǎn)時(shí)，完成對(duì)工序件的沖孔和壓角工作。此過(guò)程是送出件的關(guān)鍵。2、可能存在的問(wèn)題第一，因?yàn)榇四＞邘в凶詣?dòng)送出件機(jī)構(gòu)，則自動(dòng)送出件機(jī)構(gòu)與模具各自設(shè)計(jì)的尺寸誤差，可能造成干涉現(xiàn)象。第二，由于工件較厚（t=4.5），在沖孔過(guò)程中凸?？赡茉谙聣哼^(guò)程或者沖孔完畢卸料時(shí)失效發(fā)生斷裂。四、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、課題名稱(chēng)厚板沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬工件成形后的形狀如圖:材料為普通碳素鋼Q235，料厚4.5mm,尺寸精度要求為IT12級(jí)，形狀精度要求高。2、 設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1) 根據(jù)題目要求，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、盡寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求，然后確定適合于工廠(chǎng)具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。2) 根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓件的形狀特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作方便及安全的要求，以及利用現(xiàn)有通用機(jī)械化、自動(dòng)化裝置的可能，選定沖模類(lèi)型及結(jié)構(gòu)型式，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。3) 在最經(jīng)濟(jì)的原則下，決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式。4) 計(jì)算沖壓力、模具壓力中心、模具各主要零件(凹模、凸模固定板、墊板、凸模)的外形尺寸，凸、凹模工作部分尺寸和間隙，以及卸料橡膠或彈簧的自由高度等。5) 選擇壓力機(jī)并把所選用的壓力機(jī)的類(lèi)型、型號(hào)、規(guī)格確定下來(lái)。6) 根據(jù)上述分析、計(jì)算及方案論證后，繪制模具總裝配圖及零件圖。7) 通過(guò)Deform-3D軟件對(duì)工件加工過(guò)程中一些參數(shù)進(jìn)行模擬，分析材料變形過(guò)程中的變形行為與工藝參數(shù)。8) 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；9) 所有設(shè)計(jì)文檔、資料的整理、收尾、答辯。3、繪圖任務(wù)（1） 模具總裝配圖（2） 模具零件圖（3） 模具總成三維圖（可選）（4） 模具主要零件三維圖（可選）五、設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)度計(jì)劃（1）第五周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容中的“1”（2）第六周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容的“2”（3）第七八周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容的“3”（4）第九十周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容的“4-5”（5）第十一、十二周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容中的“6-7”（6）第十三、十四周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容中的“8”（6）第十五周：完成以上設(shè)計(jì)內(nèi)容中的“9”指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 厚板料沖小孔模具設(shè)計(jì)及有限元模擬摘 要本文詳細(xì)地闡述了厚板料沖小孔模具的設(shè)計(jì)及有限元模擬過(guò)程。首先簡(jiǎn)明敘述了現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展概況，通過(guò)有限元模擬分析模具可能出現(xiàn)的問(wèn)題，然后重點(diǎn)設(shè)計(jì)了沖裁模具中相關(guān)部件，如凹凸模、模架設(shè)計(jì)以及壓力機(jī)選擇，并對(duì)沖壓材料性能進(jìn)行了分析。最后根據(jù)沖裁件的產(chǎn)品數(shù)量要求，以及結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)出來(lái)整套模具。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都是用CAD、Pro/Engineering軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，使整個(gè)模具設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單明了。利用DEFORM軟件進(jìn)行有限元模擬分析，為模具設(shè)計(jì)和成型工藝的指定提供參照依據(jù)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先使用CAD軟件設(shè)計(jì)成型零件以及非標(biāo)零件，然后在Pro/Engineering軟件中實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體設(shè)計(jì)，最后導(dǎo)入DEFORM中，分析工件上選取點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變以及應(yīng)變速率等相關(guān)因素，從而完成模具的整體設(shè)計(jì)以及有限元模擬，對(duì)直接指導(dǎo)生產(chǎn)有一定的意義。 關(guān)鍵詞 ：厚板料；沖小孔；參數(shù)化設(shè)計(jì)；有限元模擬ABSTRACTThe design of a die used for punching small holes on thick sheets and its finite element simulation were investigated in this paper. Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance. Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis. First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.Key words thick sheet; blunt holes; parametric design; finite element simulation目 錄1 前 言11.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀11.2我國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀11.3參數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述22 工件成型工藝性分析52.1鉤釘塊二維圖52.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析52.2.1結(jié)構(gòu)特性分析52.2.2成型工藝性分析62.2.3 沖裁件材料的基本性能63 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析83.1有限元模擬及厚板沖小孔概述83.1.1有限元模擬83.1.2厚板沖裁模擬概述83.1.3金屬?gòu)椝苄源笞冃蔚挠邢拊M93.1.4材料斷裂準(zhǔn)則及斷裂模擬103.1.5有限元網(wǎng)格重劃分113.2 導(dǎo)入deform前相關(guān)準(zhǔn)備113.3 沖裁加工模擬的建模123.3.1前處理133.3.2模擬過(guò)程線(xiàn)框圖153.3.3后處理器153.4 模擬結(jié)果及討論173.5 結(jié)論184 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194.1計(jì)算沖壓力194.1.1 沖裁力194.1.2 卸料力及推料力194.1.3 總沖壓力204.2沖裁間隙204.3凸凹模工作部分尺寸與公差204.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224.4.1 沖孔凸模的長(zhǎng)度尺寸224.4.2 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖224.4.3 沖孔凸模的強(qiáng)度校核234.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)234.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸234.5.2 凹模板的厚度234.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸234.5.4 凹模工作部分結(jié)構(gòu)圖245 沖壓成形工藝與設(shè)備255.1沖壓工藝方案及模具形式的確定255.1.1 工序的確定255.1.2 模具形式的確定255.2 沖壓設(shè)備的確定255.2.1 規(guī)格選用原則255.3 設(shè)備及相關(guān)模架確定265.3.1 壓力機(jī)確定及其參數(shù)265.3.2 模架相關(guān)確定275.4模具整體設(shè)計(jì)形式326 填寫(xiě)沖壓工藝卡和編寫(xiě)技術(shù)文件35參考文獻(xiàn)37致 謝381 前 言1.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。1.模具行業(yè)的現(xiàn)狀現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱(chēng)。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求， 市場(chǎng)需求量維持在每年600 億至650 億美元， 同時(shí)， 我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年， 我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長(zhǎng)率( 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 2004 年國(guó)內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億， 同時(shí)， 有近200 個(gè)億的出口) ， 到2005 年模具產(chǎn)值已達(dá)650 億元， 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口2005 已達(dá)到2 億美元左右。單就汽車(chē)產(chǎn)業(yè)而言， 一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副， 價(jià)值上億元， 而當(dāng)汽車(chē)更換車(chē)型時(shí)約有80%的模具需要更換。2003 年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量均突破400萬(wàn)輛， 2004 年產(chǎn)銷(xiāo)量各突破500 萬(wàn)輛， 轎車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到260 萬(wàn)輛。另外， 電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也非常大， 在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前， 電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中， 60%- 80%的零部件， 都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗， 是其他加工制造方法所無(wú)法比擬。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開(kāi)發(fā)能力。日前， 據(jù)第十一屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)主辦方之一的中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)透露，我國(guó)模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一， 生產(chǎn)銷(xiāo)量排名世界第三。有關(guān)資料顯示， 在我國(guó)， 模具直到1987 年才正式成為一個(gè)行業(yè)，與世界發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具業(yè)相比， 我國(guó)模具業(yè)的起步要晚幾十年，但近20 年的努力發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1.2我國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一國(guó)產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。 目前，我國(guó)的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如，主要的汽車(chē)模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型、精密的轎車(chē)覆蓋件模具；體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面增加；塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟，氣體輔助注射技術(shù)開(kāi)始采用；壓鑄工藝得到發(fā)展。此外，CAD/CAM/CAE技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣；快速原型進(jìn)展很快；模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。但是，由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚，與國(guó)外相比差距任然不小。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過(guò)于求，然而精密加工設(shè)備還很少，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進(jìn)口。許多先進(jìn)的技術(shù)如技術(shù)的普及率還不高，我國(guó)塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在很多方面的問(wèn)題?，F(xiàn)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為7080，而我國(guó)只有30左右。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期2540，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時(shí)浪費(fèi)?，F(xiàn)在應(yīng)用模具CADCAM技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，塑料注射模CAD/CAM已經(jīng)不斷的深化。從上世紀(jì)60年代基于線(xiàn)框模型的CAD系統(tǒng)開(kāi)始， 到70年代以曲面造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)，80年代實(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用，90年代基于特徵的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國(guó)內(nèi)外巿場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過(guò)推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展CADCAM技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。因此，模具成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品?，F(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。1.3參數(shù)化技術(shù)及有限元模擬慨述參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一，通過(guò)改動(dòng)圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)尺寸對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，系統(tǒng)自動(dòng)地捕獲用戶(hù)的設(shè)計(jì)意圖，并把各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象以及對(duì)象之間的關(guān)系記錄下來(lái)，當(dāng)用戶(hù)修改圖紙中的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地更新圖紙，使圖紙中反映用戶(hù)設(shè)計(jì)意圖的設(shè)計(jì)對(duì)象之間的關(guān)系依舊可以維持。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能，極大地改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性，在慨念設(shè)計(jì)、初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計(jì)、多方案比較、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，并體現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值，能否實(shí)現(xiàn)參數(shù)化目前已成為評(píng)價(jià)CAD系統(tǒng)優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)。PRO/ENGINEER 集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開(kāi)發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、自動(dòng)量測(cè)、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體。是塑料模具實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一個(gè)必備的軟件。EM（Epert Moldbase Etension）是CAD系統(tǒng)中的一個(gè)外掛模塊，專(zhuān)門(mén)用來(lái)建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊、斜銷(xiāo)等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動(dòng)產(chǎn)生模具工程圖和明細(xì)表，還可以模擬模具開(kāi)模過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個(gè)功能非常強(qiáng)大且使用非常方便的模具設(shè)計(jì)工具。DEFORM-3D系統(tǒng)簡(jiǎn)介：DEFORM-3D是美國(guó)Battelle Columbus實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一套有限元分析軟件。DEFORM-3D在一個(gè)集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性進(jìn)行模擬仿真分析，適用于熱、冷、溫成形，并提供極有價(jià)值的工藝分析數(shù)據(jù)。如:材料流動(dòng)、模具填充、鍛造負(fù)荷、模具應(yīng)力、晶粒流動(dòng)、金屬微結(jié)構(gòu)和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等。DEFORM-3D還具有以下特點(diǎn):不需要人工干預(yù)，全自動(dòng)網(wǎng)格再剖分;前處理中自動(dòng)生成邊界條件，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)備快速可靠;單步模具應(yīng)力分析方便快捷，適用于多個(gè)變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時(shí)的成形過(guò)程分析;材料模型有彈性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自定義類(lèi)型;實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換分析既可以單獨(dú)求解，也可以耦合在成形模擬中進(jìn)行分析。這些特點(diǎn)使DEFORM2，3D這一有限元分析軟件在工業(yè)生產(chǎn)中顯得實(shí)用而可靠。 DEFORM-3D的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DEFORM23D的結(jié)構(gòu)由前處理器、模擬處理器和后處理器三大模塊組成。 前處理器前處理器包括三個(gè)子模塊數(shù)據(jù)輸入模塊，便于數(shù)據(jù)的交互式輸入，如: 初始速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、邊界條件、沖頭行程以及摩擦系數(shù)等初始條件。網(wǎng)格的自動(dòng)劃分與自動(dòng)再劃分模塊。數(shù)據(jù)傳遞模塊，當(dāng)網(wǎng)格重劃分后，能夠在新舊網(wǎng)格之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、速度場(chǎng)、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞，從而保證計(jì)算的連續(xù)性。 模擬處理器真正的有限元分析過(guò)程是在模擬處理器中完成的，DEFORM 運(yùn)行時(shí)，首先通過(guò)有限元離散化將平衡方程、本構(gòu)關(guān)系和邊界條件轉(zhuǎn)化為非線(xiàn)形方程組， 然后通過(guò)直接迭代法和Newton2Raphson法進(jìn)行求解，求解的結(jié)果以二進(jìn)制的形式進(jìn)行保存，用戶(hù)可在后處理器中獲取所需要的結(jié)果。 后處理器后處理器用于顯示計(jì)算結(jié)果，結(jié)果可以是圖形形式，也可以是數(shù)字、文字混編的形式?？色@取的結(jié)果可為每一步的有限元網(wǎng)格; 等效應(yīng)力、等效應(yīng)變以及破壞程度的等高線(xiàn)和等色圖;速度場(chǎng); 溫度場(chǎng); 行程載荷曲線(xiàn)等。此外用戶(hù)還可以列點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)跟蹤，對(duì)個(gè)別點(diǎn)的軌跡、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等進(jìn)行跟蹤觀(guān)察，并可根據(jù)需要抽取數(shù)據(jù)。402 工件成型工藝性分析2.1鉤釘塊二維圖圖1 鉤錠塊二維圖2.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析2.2.1結(jié)構(gòu)特性分析該件為鉤錠塊，其二維圖尺寸如圖2.1所示，工件的壁厚為4.5mm，為大批量生產(chǎn)，材料為Q235A.F，成型工藝性一般，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件。2.2.2成型工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿(mǎn)足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。該沖裁件工藝性分析如下：（1）此沖裁件的形狀不規(guī)則，尺寸較小，厚度較厚，批量較小，屬普通沖壓件；（2）此沖裁件的外形轉(zhuǎn)角處都有適當(dāng)?shù)膱A角，這樣可以延長(zhǎng)模具壽命，此沖裁件標(biāo)出了沖裁邊的交角；（3） 此沖裁件孔到零件邊緣的距離都符合要求，能夠使模具強(qiáng)度和制件質(zhì)量達(dá)到要求 ；（4）此沖裁件孔R(shí)=1.25沖頭須有一定的凸模強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（5）此沖裁件精度采用IT12級(jí)；（6）此沖裁件的平面度和直線(xiàn)度的公差等于被測(cè)表面最大輪廓尺寸的0.5%；（7）此普通沖裁件的孔壁的表面粗糙度值為12.5，毛刺高度要求不大于0.25，不許有嚴(yán)重開(kāi)裂；（8）由于沖切對(duì)象上一道的落料工序?yàn)榱搜娱L(zhǎng)模具壽命，采用大間隙，會(huì)使得工件邊緣的塌角較大。這樣一來(lái)，在沖孔時(shí)，容易使得沖頭在接觸工件塌角表面后打滑，顯著降低沖頭的穩(wěn)定性。綜上所述，該錠鉤塊沖小孔工序的工藝性較差，在模具結(jié)構(gòu)上應(yīng)該盡量保證模具的結(jié)構(gòu)剛性、模具工作部件的夾裝牢固，同時(shí)應(yīng)該允許一定的沖頭的報(bào)廢率。2.2.3 沖裁件材料的基本性能Q235是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限235MP左右，并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。常軋制成盤(pán)條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚鋼板。大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠(chǎng)房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車(chē)輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對(duì)性能要求不太高的機(jī)械零件。C、D級(jí)鋼還可作某些專(zhuān)業(yè)用鋼使用。（1）下面是在對(duì)應(yīng)條件下Q235-A.F鋼的化學(xué)成分，力學(xué)性能以及許用應(yīng)力表1鋼的化學(xué)化學(xué)成分(%)CSiMnPS0.140.220.070.300.600.0450.050表2 鋼板的力學(xué)性能板厚（mm)b(Mpa)s(Mpa)s(%)233755002352033.5213.542241637550023525表3 鋼板在下列溫度下的許用應(yīng)力（Mpa)板厚（mm)20()100()150()200()250()34113113113105944.516113113113105943 厚板沖小孔有限元模擬及其相關(guān)分析3.1有限元模擬及厚板沖小孔概述3.1.1有限元模擬隨著沖壓技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，許多結(jié)構(gòu)零件、受力構(gòu)件等采用厚鋼板沖制而成.這不僅能保證零件有足夠的強(qiáng)度和剛度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并降低生產(chǎn)成本。但是厚鋼板沖裁時(shí)，特別是t4，d/t沖孔，由于沖頭受力條件惡劣，在設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中的各種原因都可能導(dǎo)致沖頭彎曲、崩刃、折斷、磨損嚴(yán)重使模具壽命過(guò)低以致于無(wú)法實(shí)施生產(chǎn)，模具壽命是衡量模具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)，大幅度提高模具壽命是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重要內(nèi)容。綜合借鑒國(guó)內(nèi)外大量技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)工廠(chǎng)中常用的厚板材條件下(4t19300.020.02530800.020.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0300.0452603600.03500503605000.0400.0605000.0500.070查表6得 校核間隙因?yàn)檎f(shuō)明所取凸，凹模公差滿(mǎn)足這個(gè)條件查表1得X=0.75則沖孔計(jì)算公式如下： （10） （11）式中 沖孔凸模刃口設(shè)計(jì)尺寸 沖孔凹模刃口設(shè)計(jì)尺寸 工件孔允許最小尺寸4.4 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用圓柱頭直桿圓凸模，材料為高速工具鋼W18Cr4V4.4.1 沖孔凸模的長(zhǎng)度尺寸沖孔凸模的長(zhǎng)度尺寸可按模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修邊模量及固定板與推板之間的安全距離等因素。采用彈壓方式的凸模長(zhǎng)按下式計(jì)算： （12）式中 凸模固定板厚度 卸料板厚度 h5預(yù)壓狀態(tài)下卸料橡皮厚度,h5=(0.85-0.9)HH為自由狀態(tài)下橡皮的厚度，詳見(jiàn)課本第九節(jié)卸料裝置彈性元件的設(shè)計(jì)與選用。公式中的0.2mm是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離。由模架資料得 4.4.2 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)如下圖圖13 沖孔凸模工作部分結(jié)構(gòu)形式4.4.3 沖孔凸模的強(qiáng)度校核從一般的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，一般凸模的強(qiáng)度是足夠的，沒(méi)有必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。只有當(dāng)凸模特別細(xì)長(zhǎng)，或凸模的截面尺寸相對(duì)于板厚很小時(shí)，才進(jìn)行了強(qiáng)度校核。凸模強(qiáng)度校核包括抗壓能力和抗縱向彎曲能力兩個(gè)方面的內(nèi)容。故此凸模沒(méi)必要進(jìn)行強(qiáng)度校核。4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸根據(jù)毛坯工件的材料，外形結(jié)構(gòu)，材料選為高速工具鋼W18Cr4V，外形采用矩形凹模板，凹模板取矩形是比較合理的，模具商店出售的凹模板毛坯也都是矩形的。4.5.2 凹模板的厚度凹模板的厚度主要不是從強(qiáng)度需要考慮的，而是從連接螺釘旋入深度與凹模剛度的需要考慮，凹模的厚度一般不小于10mm，特別小型的模具可取8mm。隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應(yīng)的增大，整體凹模板的厚度可由下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： （13）式中 沖裁力（N）； 凹模材料修正系數(shù)，合金工具鋼取，碳素工具鋼取 凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，見(jiàn)表（3）。表7 凹模厚度按刃口長(zhǎng)度修正系數(shù)K2參數(shù)系數(shù)值刃口長(zhǎng)度500修正系數(shù)11.121.251.371.501.60 得 4.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸此凹模板用螺釘與上模座連接，并用銷(xiāo)釘與之定位，從保證凹模強(qiáng)度考慮，對(duì)這些孔到凹模板邊緣與刃口邊緣以及這些孔之間的距離都加以限制。（1)螺孔中心到凹模板外緣尺寸因?yàn)榘寄０迨蔷匦蔚模事菘字行牡桨寄０逋饩壊坏染鄷r(shí)，則允許最小值（14）（2）銷(xiāo)釘中心到凹模板外緣尺寸圓柱銷(xiāo)孔中心到凹模板外緣的距離應(yīng)保證打入圓柱銷(xiāo)時(shí)孔壁最薄弱處不產(chǎn)生變形。否則，輕者造成圓柱銷(xiāo)松動(dòng)，使定位不精確，嚴(yán)重可能脹裂銷(xiāo)孔。銷(xiāo)孔中心到凹模板外緣允許的最小距離可按表4控制。表8 銷(xiāo)孔中心到凹模外緣最小距離參數(shù)數(shù)值（mm）345681012162067891112151620注：為銷(xiāo)孔直徑。4.5.4 凹模工作部分結(jié)構(gòu)圖圖14 沖孔凹模工作部分尺寸5 沖壓成形工藝與設(shè)備5.1沖壓工藝方案及模具形式的確定根據(jù)此沖壓零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果5.1.1 工序的確定其基本工序只有沖孔一道，即沖小孔，但是材料厚度較厚，這種沖孔已不是一個(gè)簡(jiǎn)單的剪切過(guò)程，而是通過(guò)凸模將材料擠壓到凹?？變?nèi)再剪切的過(guò)程。在擠壓開(kāi)始時(shí)，沖孔廢料部分被擠向孔的周邊，開(kāi)模后，被擠向周邊的材料回彈將凸模咬死；另外，由于孔的形狀，大小及周邊孔的影響，使得孔邊沿部分材料變形不一致，或者孔沖穿后，壓力機(jī)機(jī)身回彈產(chǎn)生的橫向力迫使上下模錯(cuò)動(dòng)而導(dǎo)致凸模折斷。因此，要保證厚料沖小孔過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行，就必須提高凸模工作時(shí)的強(qiáng)度和剛性，同時(shí)還要保證整個(gè)模具的剛性和穩(wěn)定性。5.1.2 模具形式的確定 制件厚度較厚，采用剛性開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)卸料裝置，它還可對(duì)沖孔沖頭起保護(hù)作用，為方便操作和取件，采用2個(gè)定位銷(xiāo)及兩個(gè)螺釘定位。5.2 沖壓設(shè)備的確定5.2.1 規(guī)格選用原則確定壓力機(jī)的規(guī)格時(shí)應(yīng)遵循如下原則：（1）壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于沖壓工序所需壓力，當(dāng)沖壓工作行程較長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)注意在全部工作行程上，壓力機(jī)許可壓力曲線(xiàn)應(yīng)高于沖壓變形力曲線(xiàn)。（2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿(mǎn)足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓工序完成后能順利地從模具上取出來(lái)。對(duì)于拉深件，則行程應(yīng)大于工件高度兩倍以上。（3） 壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。（4） 壓力機(jī)的閉合高度、工作臺(tái)面尺寸、滑塊尺寸、模柄孔尺寸等都應(yīng)能滿(mǎn)足模具的正確安裝要求。對(duì)于曲柄壓力機(jī)，如圖2-1所示，模具的閉合高度與壓力機(jī)的閉合高度之間要符合以下關(guān)系Hma-5mmH模+H1Hmin+10mm（15）式中H模 模具的閉合高度（mm）；Hmax 壓力機(jī)的最大閉合高度（mm）；Hmin 壓力機(jī)的最小閉合高度（mm）； H1 壓力機(jī)的墊板厚度（mm）。5.3 設(shè)備及相關(guān)模架確定5.3.1 壓力機(jī)確定及其參數(shù)由上述規(guī)格初選壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格為開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。表9：雙柱可傾壓力機(jī)J23-8參數(shù)J23-8參數(shù)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不少于）60固定行程130調(diào)節(jié)行程13012標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)60固定臺(tái)可傾最大閉合高度380活動(dòng)臺(tái)位置最大閉合高度240-480閉合高度調(diào)節(jié)量100工作臺(tái)尺寸左右800工作臺(tái)尺寸前后540工作臺(tái)孔尺寸左右380工作臺(tái)孔尺寸前后210工作臺(tái)孔尺寸直徑260模柄孔尺寸工作臺(tái)厚度1005.3.2 模架相關(guān)確定表10 所選模架資料各參數(shù)模具零件尺寸（mm）導(dǎo)套80506固定板80506凹模固定板805021卸料板80505定位板80505上墊板80506螺釘M1046圓柱銷(xiāo)1270卸料螺釘1255圓柱銷(xiāo)1290下模座19615230定位板80505沖頭固定座804520圓柱銷(xiāo)1260（1）定位板的材料選擇材料及表面粗糙度定位板一般選用45號(hào)鋼、不需要進(jìn)行熱處理。上、下表面應(yīng)磨平，并與凸模、凸凹模形孔要垂直。其上、下表面應(yīng)加工成Ra0.4m ，其余部分加工成Ra3.2m 。其結(jié)構(gòu)如圖所示圖15 定位板結(jié)構(gòu)圖（2）凹模墊板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）墊板的外形尺寸墊板的外形尺寸按凸模固定板外形尺寸來(lái)決定，基本相同。一般分矩形墊板和圓形墊板兩種，在國(guó)標(biāo)中均有規(guī)定，可根據(jù)所選模具規(guī)格與固定板相同。墊板的厚度應(yīng)為310mm。取墊板的厚度為6mm。2）墊板的材料及熱處理制作墊板的材料用T8鋼，淬火硬度為4852HRC 。3）墊板平面的質(zhì)量要求 淬火后的墊板，上、下平面應(yīng)磨平，不準(zhǔn)有凹坑及變形現(xiàn)象。其上下表面粗糙度Ra0.4m ，其余為Ra3.2m 。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示圖16 凹模墊板（4）螺釘和銷(xiāo)釘?shù)倪x用沖模中，螺釘和銷(xiāo)釘都是標(biāo)準(zhǔn)件。螺釘主要起拉緊、連接沖模零件，而使之成為一個(gè)單獨(dú)的整體的作用，而銷(xiāo)釘則起定位作用，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，對(duì)螺釘及銷(xiāo)釘?shù)倪x用，應(yīng)遵循如下的原則： 1）螺釘最好選用內(nèi)六角螺釘，其優(yōu)點(diǎn)是緊固牢固，外形美觀(guān)。 2）銷(xiāo)釘采用圓柱形。一套模具內(nèi)，銷(xiāo)釘一般應(yīng)不少于兩組。 3）螺釘一般用45號(hào)鋼制成，其頭部淬火硬度應(yīng)為3540HRC ；銷(xiāo)釘選用T7、T8鋼加工而成，淬火硬度要求4852HRC 。 4）銷(xiāo)釘?shù)谋砻娲植诙葢?yīng)在Ra小于1.60m 。 5）在設(shè)計(jì)上，同一塊板上銷(xiāo)釘孔與螺釘孔距離不應(yīng)太小，以防降低強(qiáng)度。 6）內(nèi)六角螺釘?shù)倪^(guò)孔尺寸 7）銷(xiāo)釘與銷(xiāo)孔配合精度應(yīng)加工成H7/m6精度。 8）螺釘擰入基體內(nèi)深度和圓柱銷(xiāo)配合深度應(yīng)滿(mǎn)足如下：擰入深度 對(duì)于鋼 H1d1 （mm） 對(duì)于鑄鐵 H11.5d1 （mm）式中 d1螺釘直徑（mm）； H1螺釘擰入最小深度（mm）。最小窩座深度 H2d1+1 （mm）式中 d1螺釘直徑（mm）； H2最小窩座深度（mm）。圓柱銷(xiāo)最小配合深度不能低于圓柱銷(xiāo)直徑的兩倍，即 H32d2 （mm）式中 H2圓柱銷(xiāo)與基體配合深度（mm）。 D2圓柱銷(xiāo)直徑（mm）； 9）根據(jù)國(guó)標(biāo)選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T 70.1-2000）上模板螺釘規(guī)格d=M10、公稱(chēng)長(zhǎng)度L=46mm、性能等級(jí)為8.8級(jí)、表面氧化的A級(jí)內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)臉?biāo)記：螺釘 GB/T 70.1 M1046下模板螺釘規(guī)格d熱軋過(guò)程對(duì)Mg-3%Al-1%Zn合金薄板微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的影響L. Jina,b*, J. Donga,b, R. Wanga,b, L.M. Penga,b（a 國(guó)家輕合金形成工程研究中心,上海交通大學(xué) b 國(guó)家金屬基復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海交通大學(xué)）摘要：本文對(duì)AZ31合金板材熱軋過(guò)程中微觀(guān)組織的演變和變形機(jī)制進(jìn)行了試驗(yàn)研究。AZ31板材微觀(guān)結(jié)構(gòu)中原始晶粒平均大小為37um，此外，擴(kuò)散、拉伸、孿生導(dǎo)致位錯(cuò)的滑移，滑移的方式由初始晶粒取向、晶粒尺寸和軋制溫度決定。AZ31板材在熱軋過(guò)程中晶粒細(xì)化的主要機(jī)制是連續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶，011晶面的拉伸以及沿011-（102）滑移系孿生加速晶粒細(xì)化過(guò)程。在AZ31合金鋼熱軋過(guò)程中拉伸和孿生與晶粒細(xì)化和織構(gòu)隨機(jī)化成正比。在本研究中，400每道次下軋50%條件下鋼件比在300每道次下軋30%條件下有更好的韌性。因此，提高軋制高溫度和增加單道次下軋量有利于AZ31鋼板微結(jié)構(gòu)優(yōu)化和機(jī)械性能改善。1 引言鎂板材目前被應(yīng)用到各種各樣的測(cè)試之中。然而，在室溫下由于基體和近基體織構(gòu)沿軋向擴(kuò)展，因此軋制鎂合金通常呈現(xiàn)相對(duì)較低的延伸率和較差的塑性1。應(yīng)用鎂合金兩個(gè)重要的要求是細(xì)化晶粒和隨機(jī)紋理。在鎂合金中織構(gòu)的演變受到應(yīng)變方式和最初微觀(guān)結(jié)構(gòu)相互作用的影響2，鎂合金板材中基體織構(gòu)產(chǎn)生與基體滑移活性有關(guān)3。據(jù)了解,基體紋理來(lái)源于(102)擴(kuò)展孿生基礎(chǔ)上,這樣的擴(kuò)展孿生是基于孿生能調(diào)整與C軸平行的壓應(yīng)力，這些能夠在試驗(yàn)4、5中得到證實(shí)。但是很難改變像AZ31和AZ61鎂板材的基體組織，如果建立塑性變形模型和軋制過(guò)程參數(shù)之間的相互關(guān)系，那么基體組織的強(qiáng)度可以減弱，通過(guò)控制軋制過(guò)程的參數(shù)也可使晶粒尺寸減小。鎂是通過(guò)滑移、孿生和邊界滑移發(fā)生塑性變形。邊界滑移適用于納米材料成型或者超塑性變形，也同樣適用于AZ31板材中的晶粒細(xì)化7-9。在基平面上的位錯(cuò)滑移導(dǎo)致大形變的塑性變形，但是只有兩個(gè)單獨(dú)的基滑移系遠(yuǎn)少于普通變形需要的5個(gè)單獨(dú)滑移系統(tǒng)。在鎂和鎂合金中孿生產(chǎn)生附加變形即102（101）擴(kuò)展孿生和101（102）拉伸孿生。為了防止位錯(cuò)滑移，菱方晶系100（110）和正交晶系101（110）應(yīng)用于AZ31合金中來(lái)增加在基體晶系（0001）（110）中的滑移。對(duì)于在持續(xù)升溫中軋制AZ31板材，除了基滑移和擴(kuò)展孿生，容易產(chǎn)生無(wú)基體的位錯(cuò)滑移和孿生方式，在AZ31合金板材熱軋過(guò)程中變形方式取決于原始晶粒結(jié)構(gòu)和軋制工藝過(guò)程。另外，持續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶是作為在鎂合金變形連續(xù)升溫變形過(guò)程中晶粒細(xì)化和長(zhǎng)大的一種現(xiàn)象14-15，這一點(diǎn)是來(lái)源于低能位錯(cuò)理論16。然而，軋制過(guò)程，變形機(jī)制和微結(jié)構(gòu)的演變之間的關(guān)系并不是很明確。圖1.AZ31合金板材原始微觀(guān)結(jié)構(gòu)：(a)反極圖 (b)極圖 (c)滿(mǎn)足基滑移系的施密德因子而電子背散射衍射技術(shù)(EBSD) 有助于理解AZ31板材在熱軋過(guò)程中的孿生演化、取向偏差、織構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)以及變形機(jī)制對(duì)微結(jié)構(gòu)演化的影響。這樣開(kāi)創(chuàng)了一種通過(guò)設(shè)計(jì)合理的微結(jié)構(gòu)軋制過(guò)程來(lái)控制機(jī)械反應(yīng)的可能性。因此，本文旨在研究AZ31合金在熱軋過(guò)程中微結(jié)構(gòu)演變應(yīng)用電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)，以及微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的關(guān)系。2 材料和實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)中使用的是AZ31合金。熱軋前，合金為537K溫度下下橫截面積為110mm10mm的矩形棒材。圖1所示AZ31合金熱軋前的微結(jié)構(gòu)，包括反極圖（IPF），極圖和施密得因子。結(jié)果表明最初的基體織構(gòu)有C軸垂直于板材平面的，極少有C軸平行于板平面的和原始擠壓方向。圖1(c)表明大部分區(qū)域的施密德因子值都小于0.3，表明晶粒取向不利于基體滑移?；w棒材分別在573K和673K下預(yù)熱0.5小時(shí)，然后在熱軋鋼廠(chǎng)分別以單軋30%和50%將棒材熱軋至厚度為3.5mm和2.5mm。使用內(nèi)部電子加熱器將軋輪溫度控制在473K左右。總的厚度減少量分別大約在65%和75%。卷板再次加熱來(lái)保證可加工性。軋制方向與所獲得的棒材方向平行。軋制樣本在每次軋制后都要馬上用水淬。水淬后的樣本用LEOTM 1450掃描電子顯微鏡，20KV和帶TSLTM EBSD相機(jī)照片來(lái)做電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)分析，由于是在電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)分析樣品中的變形結(jié)構(gòu)，因此在區(qū)域里有極低的指數(shù)特性、較多的位錯(cuò)反應(yīng)和細(xì)晶孿生，但是結(jié)果仍然表明了許多有用的信息。3 結(jié)果和討論圖2中顯示了在不同的每次下軋量和軋制溫度下晶粒尺寸分布。最初的擠出材料晶粒尺寸大小從10-160um不等，平均晶粒尺寸為37.29um。圖2（a）表明在300和每道次下軋30%時(shí)，在軋制前三次后晶粒結(jié)構(gòu)就開(kāi)始發(fā)生演變。在單次滾軋后，晶粒的平均尺寸急劇減小，主要的晶粒尺寸范圍在10-30um變化，但是相當(dāng)大數(shù)量晶粒在40-85um變化。第二次軋制后，晶粒更加均勻細(xì)化，平均晶粒尺寸為8.8um。第三次軋制事實(shí)上導(dǎo)致了晶粒尺寸稍稍增加到13um。在400下軋制也獲得了相同的結(jié)果。圖2（b）概括了AZ31板材在不同道次下軋和軋制溫度下熱軋時(shí)的平均晶粒尺寸大小，結(jié)果表明在下軋量確定時(shí)，平均晶粒尺寸在400下要比300軋制要大一些；軋制溫度確定時(shí)，在相同的總厚度前提下，增加每道次下軋會(huì)使晶粒更加細(xì)化。圖2：(a)1-3次每道次下軋30%，300熱滾軋后AZ31合金板材晶粒尺寸分布 (b)在不同軋制過(guò)程中的平均晶粒尺寸大小，其中晶粒是根據(jù)位錯(cuò)角大于15的晶粒邊界來(lái)劃分的。圖3給出了AZ31合金板材熱軋前和熱軋后的拉應(yīng)力。圖中應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)表明AZ31合金板材熱軋后應(yīng)變減小，屈服應(yīng)力增加，抗拉強(qiáng)度增加。軋制AZ31合金板材后有相同的屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，但是韌性發(fā)生了很大變化，韌性要比在更高溫度和較大道次下軋量時(shí)大得多。圖3.AZ31板材熱軋前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)圖4分別給出了AZ31合金板材在300每道次下軋30%和400每道次下軋30%和50%條件下的反極圖。此時(shí)晶界為15-90取向偏差的大角度晶界和2-15取向偏差的小角度晶界，在圖4中大角度偏差晶界是黑線(xiàn)，小角度偏差晶界為白線(xiàn)。圖2中計(jì)算出的晶粒尺寸大小用大角度偏差晶界來(lái)劃分。圖4（a）表明盡管在300每道次下軋30%條件下存在一些粗晶粒，微結(jié)構(gòu)還是逐步在細(xì)化。細(xì)化的晶粒形成典型的鏈狀結(jié)構(gòu)，這是由于在細(xì)化的區(qū)域中軋制時(shí)晶粒的積聚導(dǎo)致產(chǎn)生了連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。在圖4（b）和（c）能夠觀(guān)察到400每道次下軋30%和50%條件下加工后粗晶粗大。圖4（c），在粗晶內(nèi)部有大量的小偏差晶界，這與位錯(cuò)的滑移和相互作用所產(chǎn)生的結(jié)果類(lèi)似，這樣可能導(dǎo)致在連續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶方式下大角度境界偏差和晶粒細(xì)化。這與圖2（b）所得數(shù)據(jù)吻合，即較大的平均晶粒尺寸在400每道次下軋50%條件下第一道次軋制后獲得，但是最細(xì)的晶粒尺寸在相同條件下第二道次軋制下獲得。圖4也給出了熱軋過(guò)程中發(fā)生孿生的位置，由于分辨率較低很難確定孿生的模式。圖4（c）中所標(biāo)定的微結(jié)構(gòu)區(qū)域所示為電子被反射衍射技術(shù)(EBSD)在0.5um尺寸下的分析，結(jié)果在圖5中給出。圖4.(a) 在300每道次下軋30%后AZ31合金板材的反極圖 (b) 在400每道次下軋30%后AZ31合金板材的反極圖 (c) 在400每道次下軋50%后AZ31合金板材的反極圖圖5（a）和（b）給出了點(diǎn)陣取向反極圖和確定的孿生邊界粒子形狀圖。圖中可以看到粒子1、2、3中孿生的晶粒，在晶粒1中孿生的形式為102（011）擴(kuò)展孿生，由孿生邊界定理可知，2、3晶粒孿生方式為011-102雙向?qū)\生。2、3晶粒由于雙向?qū)\生被分開(kāi)，結(jié)果原始晶粒被細(xì)化成3-5個(gè)更細(xì)的粒子。結(jié)果表明，孿生過(guò)程中，尤其是拉伸和雙向?qū)\生，加速晶粒細(xì)化過(guò)程。孿生現(xiàn)象可解釋如下，孿生后有更多的孿生邊界產(chǎn)生，這些邊界在變形過(guò)程中是位錯(cuò)滑移的障礙。孿生邊界位錯(cuò)密度和取向偏差增加，在大的應(yīng)變下，大角度晶界取向偏差就會(huì)發(fā)生，從而使晶粒細(xì)化。正如漢弗萊斯所述，不用考慮粒子形核機(jī)制的影響，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶主要來(lái)源于大角度晶界。但是晶粒形核和長(zhǎng)大是由于二次晶粒變形和大角度晶界偏差細(xì)化晶粒的連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制作用下產(chǎn)生的。圖5.第一次在400每道次下軋50%條件加工后AZ31合金板材的微結(jié)構(gòu)，(a)母相和孿生的反極圖和晶格取向(b)晶粒形狀，孿生邊界，擴(kuò)展孿生邊界(865)用紅線(xiàn)標(biāo)記，拉伸孿生邊界(565)用綠線(xiàn)標(biāo)記。雙向?qū)\生邊界(385)用藍(lán)線(xiàn)標(biāo)記(對(duì)于在圖例中顏色參考文獻(xiàn)的解釋?zhuān)x者可參考本文的網(wǎng)絡(luò)版本) 圖6表明，AZ31合金板材在300每道次下軋30%條件下三次軋制和在400每道次下軋50%條件下兩次軋制后細(xì)化的孿生晶界晶粒形狀圖。圖6（b）中的晶粒尺寸要比圖6（a）和（c）中的都要大，表明晶粒在大下軋量和較低溫度下加工得到更加細(xì)化的晶粒。事實(shí)上，小尺寸晶粒之所以能夠在大的下軋量得到，其原因是塑性變形所儲(chǔ)存的能量比較高從而形核需要有更大的驅(qū)動(dòng)力和更細(xì)小的晶粒。在低溫下，軟化速率變慢，從而產(chǎn)生加工硬化和更大的形核驅(qū)動(dòng)力，但是這里晶粒長(zhǎng)大也變慢。此外，在圖6的大晶粒中可以看到拉伸孿生，孿生和擴(kuò)展孿生，拉伸孿生和孿生比擴(kuò)展孿生要占更大的體積分?jǐn)?shù)，尤其是在高溫軋制中擴(kuò)展孿生更少。圖6同樣表明，孿生的方式由晶粒尺寸大小決定。在母相晶粒中晶粒尺寸超過(guò)20um的孿生容易產(chǎn)生，然而，在圖6（c）在小晶粒尺寸中幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)超過(guò)20um的孿生。正如在圖1所示，AZ31合金板材最初晶粒取向不利于基平面的位錯(cuò)滑移；此外，大部分晶粒的C軸與壓應(yīng)力平行，這樣就不利于在晶粒中產(chǎn)生擴(kuò)展孿生。但是，基本滑移仍然是主要的塑性變形方式，這取決于于臨界最低切應(yīng)力。而且拉伸孿生很有可能是粒子的C軸壓縮而產(chǎn)生。在圖1（a）中，藍(lán)色和綠色粒子中的C軸平行于切平面，102方向擴(kuò)展孿生容易發(fā)生。一般擴(kuò)展孿生將會(huì)由最初的角度轉(zhuǎn)到86，而且母相粒子會(huì)被擴(kuò)展孿生所取代，這是由于孿生的長(zhǎng)大的速度很快。由于新粒子的方向，在擴(kuò)展孿生后的新孿生中只有在基平面上和拉伸孿生發(fā)生位錯(cuò)滑移。在011拉伸孿生中，孿生粒子與母粒子存在56的偏差定位，收縮要比擴(kuò)展孿生更細(xì)更長(zhǎng)，因此，孿生很難長(zhǎng)大。然而，新的粒子取向更有利于擴(kuò)展孿生和擴(kuò)展孿生后基本滑移系的位錯(cuò)滑移。因此，在鎂合金中102擴(kuò)展孿生總是緊隨011拉伸孿生之后產(chǎn)生，即，011-102孿生。母相粒子相比孿生中存在接近38的偏差。結(jié)果，正如圖6所示，AZ31板材熱軋后相比拉伸孿生有更多的雙向?qū)\生。圖6.熱軋后產(chǎn)生孿生邊界的AZ31合金板材晶粒形狀圖(a)三道次在300下軋制后(b)三道次在400每道次下軋30%條件下軋制后(c)兩道次在400每道次下軋50%條件下軋制后。圖6和圖5的孿生邊界相同圖7.熱軋后AZ31板材拉伸和雙向?qū)\生的體積分?jǐn)?shù) 如圖7所示，孿生方式也取決于軋制溫度。圖7（c）所示熱軋后AZ31合金板材雙向?qū)\生和拉伸孿生的體積分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)在400每道次下軋30%的三次加工下雙向?qū)\生和拉伸孿生的體積分?jǐn)?shù)最大，然而在300相同每道次下軋三次加工的體積分?jǐn)?shù)最小。結(jié)果表明拉伸孿生和雙向?qū)\生在高溫軋制下更容易產(chǎn)生，這一點(diǎn)是由于與基本位錯(cuò)滑移相比高溫下的拉伸孿生和雙向?qū)\生臨界最低切應(yīng)力與無(wú)基本位錯(cuò)滑移的臨界最低切應(yīng)力相同。另一方面，101拉伸和101-102雙向?qū)\生由基本位置重新定位到56和38，因此，AZ31板材中拉伸孿生和孿生的產(chǎn)生導(dǎo)致基本織構(gòu)的弱化。圖8是AZ31熱軋后（0001）極圖，與300相比400有更寬的極點(diǎn)分布，基體織構(gòu)相對(duì)弱化。然而，由于孿生材料體積比例有限，整個(gè)織構(gòu)變化就不是很顯著。圖8.AZ31板材熱軋后(0001)極圖 (a)三道次在300下軋制 (b)三道次在400每道次下軋30%條件下軋制 (c)兩道次在400每道次下軋50%條件下軋制正如前面所提到的，對(duì)于改善機(jī)械性能和鎂合金板材的應(yīng)用，細(xì)晶和隨機(jī)紋理是兩個(gè)重要的條件。在本次研究中，粒子結(jié)構(gòu)在低溫軋制中能夠得到有效的細(xì)化，但是這樣的條件下能夠觀(guān)察到在基本滑移系上更多的擴(kuò)展孿生和位錯(cuò)，導(dǎo)致高密度的基本織構(gòu)。在高溫軋制下，能夠產(chǎn)生更多的拉伸和孿生，無(wú)基本滑移也能夠應(yīng)用于大的塑性變形中18，軟化基體組織，這樣高溫軋制有利于織構(gòu)的隨機(jī)化，但是， 導(dǎo)致在給定道次下軋和軋制溫度下晶粒的粗化。因此，高溫大道次的下軋適用于AZ31合金板材得到更優(yōu)的機(jī)械性能。圖3中就可以觀(guān)察到較高韌性，這是在此基礎(chǔ)上提供的很好的例子。4 結(jié)論 總而言之，由于基本組織中最初的微結(jié)構(gòu)，在基平面上的位錯(cuò)滑移仍然是AZ31板材熱軋過(guò)程中主要的塑性變形模式。102擴(kuò)展孿生發(fā)生在C軸平行于切平面的晶粒中，而且擴(kuò)展孿生中的粒子角度由最初狀態(tài)變?yōu)?6。101拉伸孿生以及101-102收縮率很大，因?yàn)榇蠖鄶?shù)粒子的C軸在軋制過(guò)程中都受到壓應(yīng)力。孿生也取決于最初的粒子尺寸和軋制溫度，孿生在大的母相粒子觀(guān)察到,更多的拉伸和孿生能夠在高溫軋制下觀(guān)察到。連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是AZ31板材熱軋過(guò)程中晶粒細(xì)化的主要機(jī)制，但是在這個(gè)過(guò)程中孿生，尤其是拉伸和孿生，加速了粒子的細(xì)化過(guò)程。基本滑移和擴(kuò)展孿生可以導(dǎo)致基本織構(gòu)的變形，但是拉伸和孿生對(duì)AZ31合金熱軋過(guò)程中粒子細(xì)化和織構(gòu)隨機(jī)化有促進(jìn)作用。 在本次研究中，在給定的下軋量，AZ31板材平均粒子大小在400軋制要比300下要大；在相同軋制溫度下，400每道次下軋50%條件下要比300每道次下軋30%條件下晶粒結(jié)構(gòu)和織構(gòu)更加均勻，從而導(dǎo)電率更高。因此高溫大道次下軋可以用來(lái)優(yōu)化和改善AZ31板材的微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。5 證明 得到了上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)和中國(guó)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目財(cái)政支持。感激羅伯特技術(shù)上的幫助 文獻(xiàn)引用6 參考文獻(xiàn)1 S.R. 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