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- 内容简介
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本书简要介绍铝合金作为目前首选轻量化金属材料的应用及需求分析和铝合金精锻成形技术的国内外发展动态；详细论述了铝合金精锻成形技术基础理论、有限元模拟与数字化精锻成形技术；进而系统论述了长轴类、复杂回转体、枝叉类与大型筋板类铝合金锻件精锻成形工艺、模具设计及应用实例，还论述了铝合金精锻配套技术及配套设备、精锻成形设备的种类及选用。本书可供相关企业、研究院所从事铝合金零部件加工生产与科研工作的工程技术人员
使用，也可供高等院校材料加工工程的研究生及本科生参考。
第1章 综述 26
1.1 铝合金的应用及需求分析 26
1.1.1 航空、航天飞行器领域 26
1.1.2 军工兵器领域 27
1.1.3 汽车及高铁等交通运输车辆领域 27
1.1.4 其他领域 30
1.2 铝合金精锻技术的研究及国内外发展动态 31
1.2.1 轻量化制造的需求带动铝合金精锻成形技术的快速发展 31
1.2.2 高强度铝合金闭式精锻流动控制成形技术 31
1.2.3 铸造铝合金以锻代铸与铸锻联合精密成形技术 32
1.2.4 铝合金精锻成形过程有限元模拟技术 33
1.2.5 新型铝合金精锻设备的研制及应用 33
参考文献 34
第2章 铝合金精锻成形技术基础 35
2.1 概述 35
2.2 铝合金的种类及其性能分析 35
2.3 常用的模锻铝合金及其力学性能 37
2.4 铝合金精锻成形工艺性能及工艺规范 40
2.4.1 铝合金精锻成形工艺性能分析 40
2.4.2 锻造加热规范 40
2.4.3 锻造变形速度和变形程度 41
2.5 铝合金锻件的种类 42
2.5.1 长轴类锻件 44
2.5.2 复杂回转体锻件 44
2.5.3 枝叉类锻件 44
2.5.4 大型筋板类锻件 45
2.6 铝合金锻件模锻成形过程分析 45
2.6.1 开式模锻成形过程分析 45
2.6.2 闭式模锻成形过程分析 46
2.7 精锻成形力的计算 47
2.7.1 圆柱体闭式精锻成形力的理论计算 47
2.7.2 小飞边精锻成形力的工程计算 49
2.8 铝合金精锻成形过程中的微观组织变化机理 49
2.8.1 铝合金微观组织的基本概念 50
2.8.2 铝合金微观组织的变形特点 51
2.8.3 热塑性变形的机理和热塑性变形后金属组织性能的变化 52
2.8.4 动态回复和动态再结晶 53
2.9 铝合金锻件的质量控制 54
2.9.1 锻前质量控制 54
2.9.2 锻中质量控制 54
2.9.3 锻后质量控制 55
参考文献 55
第3章 有限元模拟与数字化精锻成形技术 57
3.1 概述 57
3.2 有限元基本理论 58
3.2.1 刚黏塑性有限元法 58
3.2.2 热力耦合有限元分析 59
3.3 有限元模拟关键技术 60
3.3.1 接触摩擦力的计算 60
3.3.2 网格划分技术 61
3.3.3 求解器与迭代算法的选择 61
3.4 热力耦合有限元模拟的研究与应用实例 62
3.4.1 2A12铝合金的高温流变本构方程 62
3.4.2 2A12铝合金的动态再结晶过程组织演化建模 66
3.5 数字化精锻成形技术 73
3.5.1 数字化精锻成形技术的内涵 73
3.5.2 数字化精锻成形技术的两种形式及其实施步骤与方法 74
3.5.3 逆向模拟优化方法的应用 76
参考文献 77
第4章 长轴类铝合金模锻件小飞边精锻工艺及模具设计 79
4.1 概述 79
4.1.1 长轴类铝合金锻件结构特点及变形特征 79
4.1.2 工艺和模具设计内容及步骤 79
4.2 终锻工艺及终锻模膛设计 80
4.2.1 热锻件图设计 80
4.2.2 飞边槽设计 81
4.3 小飞边精（终）锻工艺及其飞边槽设计 84
4.3.1 飞边桥部尺寸对应力状态的影响 84
4.3.2 飞边桥部尺寸同飞边金属体积的关系 85
4.3.3 小飞边槽的优化设计 85
4.4 预锻工艺及预锻模膛设计 86
4.4.1 预锻工艺与预锻模膛的作用及选择 86
4.4.2 预锻模膛的设计 86
4.5 长轴类锻件制坯工步的选择及计算 89
4.5.1 制坯工步的选择 89
4.5.2 计算毛坯 91
4.6 辊锻制坯工艺、模具及设备 93
4.6.1 辊锻成形原理及特点 93
4.6.2 制坯辊锻模具设计 94
4.6.3 辊锻机的选用 99
4.6.4 辊锻制坯模设计应用实例 103
4.7 模具设计 104
4.7.1 热模锻压力机用锻模结构设计 104
4.7.2 螺旋压力机用锻模结构设计 110
4.7.3 切边模与冲孔模设计 114
4.7.4 校正模设计 121
4.8 实例 124
4.8.1 空气压缩机连杆多工位精锻 124
4.8.2 汽车发动机2A50铝合金连杆辊锻制坯与模锻成形 129
4.8.3 6061铝合金转向臂辊锻制坯与模锻成形 131
4.8.4 6082铝合金三角控制臂辊锻制坯与模锻成形 141
4.8.5 7A04超硬铝合金机匣体多向精锻成形 145
4.8.6 HS7后上控制臂小飞边精锻成形工艺及模具设计 154
参考文献 157
第5章 复杂回转体铝合金锻件闭式精锻成形工艺及模具设计 158
5.1 概述 158
5.2 7A04铝合金压盖与壳体减压式闭式热精锻成形 159
5.2.1 锻件的结构特点及成形工艺方案的制订 159
5.2.2 流动控制腔的设计 161
5.2.3 流动控制成形力的计算 162
5.2.4 流动控制成形过程的有限元模拟 163
5.2.5 流动控制成形模具设计及工艺试验 164
5.3 2014铝合金涡旋盘（静盘）阻尼式闭式热精锻成形 167
5.3.1 涡旋盘的加工成形方法比较 167
5.3.2 背压式流动控制成形过程的有限元模拟 168
5.3.3 涡旋盘背压式正向挤压模设计及生产应用 168
5.4 尾座减压式闭式热精锻成形 170
5.4.1 工艺分析 170
5.4.2 成形过程模拟 171
5.4.3 模具结构 171
5.5 6061铝合金双法兰锻件双向闭式热挤压 172
5.5.1 工艺方案的制订 172
5.5.2 数值模拟与试验分析 173
5.5.3 生产应用工艺方案的确定 175
5.6 铝合金轮毂闭式热精锻成形工艺及模具设计 176
5.6.1 锻造铝合金汽车轮毂的优缺点分析 176
5.6.2 垂直可分凹模闭式精锻 176
5.6.3 整体凹模闭式精锻 180
5.6.4 铝合金轮毂锻造成形过程数值模拟 183
5.6.5 铝合金轮毂锻造成形数控生产线 187
5.7 铝合金等温挤压与等温闭式精锻 190
5.7.1 7075铝合金活塞等温挤压成形 190
5.7.2 铝合金等温闭式精锻成形 197
5.8 复杂回转体铝合金零件冷挤压工艺及模具设计 200
5.8.1 硬铝主动轮冷挤压成形 200
5.8.2 铝合金花键壳体冷挤压成形 204
5.8.3 5A02铝镁合金多层薄壁筒形件冷挤压成形 207
5.8.4 纯铝带隔层的方盒冷挤压成形 211
5.8.5 铝合金尾翼冷挤压成形研究 214
参考文献 217
第6章 枝叉类及轮毂铝合金锻件铸锻联合精密成形工艺及模具设计 218
6.1 概述 218
6.2 铝合金汽车轮毂铸锻一体化精密成形 218
6.2.1 工艺方案及模具结构 218
6.2.2 工艺参数对铸锻一体化精密成形的影响 221
6.2.3 试验研究及性能分析 224
6.3 A356铝合金转向节铸锻一体化精密成形 225
6.3.1 结构特点及性能 225
6.3.2 挤压铸造工艺与小飞边精锻工艺方案设计 225
6.4 空调压缩机中高硅铝合金零件闭式精锻成形工艺及模具设计 227
6.4.1 空调压缩机对中高硅铝合金零件的性能要求 227
6.4.2 活塞尾精锻工艺 228
6.4.3 斜盘挤压铸造与闭式精锻工艺 232
参考文献 239
第7章 大型筋板类铝合金锻件精锻成形工艺及模具设计 241
7.1 概述 241
7.2 大型筋板类锻件结构特点与精锻成形过程及规律 242
7.2.1 结构特点及传统成形加工方法存在的问题 242
7.2.2 筋板结构精锻成形过程及规律 244
7.2.3 铝合金筋板构件结构参数的设计原则 260
7.3 锻件图设计 262
7.3.1 分模面的选择 262
7.3.2 余量和公差的确定 264
7.3.3 结构要素及其最佳比值的确定 271
7.3.4 设计锻件图的其他问题 291
7.4 模具设计 293
7.4.1 模膛设计 293
7.4.2 模具结构设计 299
7.5 等温精锻模具及设备 311
7.5.1 等温精锻的特点及应用 311
7.5.2 等温精锻的常用材料及工艺规范 312
7.5.3 壁板类零件等温精锻成形力的计算及设备吨位选择 312
7.5.4 等温精锻模具设计 315
7.6 应用实例 318
7.6.1 中小型精锻模设计实例 318
7.6.2 重型水压机用模具装置 325
7.6.3 圆筒形内筋板零件等温精锻成形 331
7.6.4 平板类筋板锻件等温精密成形 335
7.6.5 2618铝合金摇臂等温精锻成形 339
7.6.6 上缘条精锻成形工艺及模具设计方案 343
参考文献 354
第8章 铝合金精锻件的热处理方法及设备 356
8.1 概述 356
8.1.1 热处理目的 356
8.1.2 热处理分类 356
8.1.3 热处理特点 357
8.2 退火处理 357
8.2.1 均匀化退火 358
8.2.2 再结晶退火 363
8.2.3 去应力退火 365
8.2.4 退火注意事项 365
8.3 固溶淬火处理 366
8.3.1 固溶淬火的作用 366
8.3.2 固溶淬火制度 366
8.3.3 固溶淬火注意事项 369
8.4 时效处理 369
8.4.1 时效强化机理 370
8.4.2 时效制度 371
8.4.3 时效注意事项 374
8.4.4 回归处理 374
8.5 铝合金锻件热处理设备选用 374
参考文献 376
第9章 铝合金精锻配套技术及设备 377
9.1 概述 377
9.2 下料方法及设备 377
9.2.1 坯料准备、下料方法及坯料的处理 377
9.2.2 下料设备 378
9.3 加热方法及设备 383
9.3.1 加热温度与加热规范 384
9.3.2 加热方法 386
9.3.3 加热设备 387
9.3.4 加热温度的测量 390
9.4 润滑剂及润滑方法 392
9.4.1 铝合金精锻成形润滑剂概述 392
9.4.2 常用润滑剂 393
9.4.3 铝合金毛坯的表面处理及润滑剂涂覆方法 397
9.4.4 润滑方法 397
9.4.5 润滑剂的改进 399
9.4.6 铝合金锻件的清理工艺 399
参考文献 399
第10章 铝合金精锻设备的种类及选用 400
10.1 概述 400
10.2 热模锻压力机 403
10.2.1 热模锻压力机的特点 403
10.2.2 热模锻压力机的基本结构及工作原理 403
10.2.3 热模锻压力机的型号和主要技术参数 405
10.2.4 热模锻压力机公称压力（吨位）的计算 410
10.2.5 肘杆式精压机 411
10.3 中小型精锻液压机 414
10.3.1 精锻液压机的力、能特性 414
10.3.2 精密模锻工艺对液压机的性能要求 414
10.3.3 等温精锻液压机 416
10.3.4 新型数控精锻液压机 419
10.3.5 伺服液压机的研制 430
10.4 大型有色金属模锻液压机 432
10.4.1 国外大型模锻液压机 432
10.4.2 国产大型模锻液压机 433
10.5 螺旋压力机 437
10.6 铝合金模锻成形设备与精锻生产线的设备配置 446
10.6.1 常用铝合金模锻成形设备的比较 446
10.6.2 精锻生产线的设备配置 446
参考文献 448
