金属塑性加工原理 大作业分解
金属塑性加工
单日志页面显示设置网易首页网易博客金属塑性加工默认分类 2008-07-07 18:27 阅读620 评论0字号：大中小绪论一、金属塑性加工及其分类金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属加工技术，以往常称压力加工。
金属塑性加工的种类很多，根据加工时工件的受力和变形方式，基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类（见表0-1）。
其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形；拉拔和拉深是依靠拉力作用发生塑性变形；弯曲是依靠弯矩作用使金属发生弯曲变形；剪切是依靠剪切力作用产生剪切变形或剪断。
锻造、挤压和一部分轧制多半在热态下进行加工；拉拔、拉深和一部分轧制，以及弯曲和剪切是在室温下进行的。
1．锻造靠锻压机的锻锤锤击工件产生压缩变形的一种加工方法，有自由锻和模锻两种方式。
自由锻不需专用模具，靠平锤和平砧间工件的压缩变形，使工件镦粗或拔长，其加工精度低，生产率也不高，主要用于轴类、曲柄和连杆等单件的小批生产。
模锻通过上、下锻模模腔拉制工作的变形，可加工形状复杂和尺寸精度较高的零件，适于大批量的生产，生产率也较高，是机械零件制造上实现少切削或无切削加工的重要途径。
2．轧制使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形，使其横断面面积减小与形状改变，而纵向长度增加的一种加工方法。
根据轧辊与轧件的运动关系，轧制有纵轧、横轧和斜轧三种方式。
（1）纵孔两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，金属不论在热态或冷态都可以进行纵轧，是生产矩形断面的板、带、箔材，以及断面复杂的型材常用的金属材料加工方法，具有很高的生产率，能加工长度很大和质量较高的产品，是钢铁和有色金属板、带、箔材以及型钢的主要加工方法。
（2）横轧两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件获得绕纵轴的旋转运动。
可加工加转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
有色金属塑性加工
2）预应力结构及强度校核
b
q2
r
q1 a
★圆挤压筒受力情况
★强度校核 层数由内衬套最大单位压力确定 每层用强度理论校核 2 2 b a 1 1 2 2 r q r r2 q1 2 b a2 1 1 2 2 a b b2 a2 1 1 2 2 r q r 2 q1 2 2 b a 1 1 2 2 a b
3）挤压筒预热设计 热锭法 专用加热炉 电阻元件筒外加热 预设筒内加热孔电阻或电感加 热
4）挤压筒与模子的支承配合 双锥面配合 单锥面配合 锥面配合 对中性好，承载力低 锥模配合 平面配合：铝棒型材挤压，抗压，密封 和对中性较差
5）尺寸确定 （1）内孔尺寸 已系列化，查表， 受材料强度、挤压比 、垫片强度、挤压轴 刚度、设备吨位等限 制（孔过大、过小 有何弊端？）
dd
卧式挤压：D D0 D 0.5 ~ 1.5mm (脱皮挤压 2.0 ~ 3.0mm ) D1 d d d z 0.3 ~ 1.2mm
（过大过小如何？）
立式挤压：D 0.2 ~ 1.0mm D1 0.15 ~ 0.5mm
厚度H 0.2 ~ 0.7 D
★模角 铝合金、纯铜 、黄铜：90° 镁合金：25° 锌合金：30° 钛合金：60° ★定径带长度h 作用：平衡金属流动，保证模具寿命，确定制品形状尺寸及 精度。太小出现模子磨损、压伤制品、出现压痕、椭圆、 制品超差、扭曲等缺陷；过大易粘附金属、制品表面出现 划痕、毛刺、麻面等，增加挤压力 尺寸：轻金属2-8，铜8-12，详见手册
变形区内应力（附加应力） 1n心部 （中间比边部流动快）， 1n边部 （理由同上） — 0 0 挤出区内应力（附加应力, 残余应力） r 0(径向弹性回复受约束） —
2.3 金属的塑性加工
• ㈡ 孪生 • 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对 于另一部分所发生的切变。
• 发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的 晶面称孪生面。 • 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶
与滑移相比： • 孪生使晶格位向发生改变； • 所需切应力比滑移大得多, 只在滑移很难进行的情况 下才发生。变形速度极快, 接近声速; • 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
• 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自 发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子 扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可 使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、 再结晶和晶粒长大。
黄铜
加热温度 ℃
㈠ 回复
回复是指在加热温度较低时，由于金属 中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的 晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、 同一滑移面上的异号位错相遇合并而使 缺陷数量减少，使晶格畸变减小，内应 力明显下降。 回复阶段从显微组织上看不出任何变化， 晶粒仍保持伸长的纤维状 。 回复阶段保留了加工硬化效果，塑性、 韧性略有增高，强度略降低，可大大降 低残余内应力，(宏观)内应力基本消除。 这种热处理方法称去应力退火。
T再′=T再+(100～200) (℃)
• ㈢ 再结晶后的晶粒长大 • 再结晶完成后，若继续 升温或延长保温时间， 将发生晶粒长大，这是
580ºC保温8秒后的组织
影响再结晶温度的因素为： 1、金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大, 再 结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温 度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。
纯金属的最低再结晶温度 与其熔点之间的近似关系: T再（K）≈0.4T熔（K） 其中T再、T熔为绝对温度. 金属熔点越高, T再也越高.
金属塑性加工
变形程度计算
变形程度越大，纤维组织越明显。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。只有经
变形后的组织形态
1、将铸锭加热进行压力加工后，由于金属经过塑性变形及 再结晶，从而改变了粗大的铸造组织，获得细化的 再 结 晶 组 织 。
2、同时还可以将铸锭中的气孔、缩松等结合在一起，使金属 更加致密，其机械性能会有很大提高。
3、此外，铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶 粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变 形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织。
万平方米，共
金属的塑性变形
知识点:
金属的塑性变形
金属塑性变形的实质
塑性变形与组织、性能
金属的可锻性
组织和性能
组
性
织
能
（
加
工
硬
化
）
加工时的塑性变形
回
再冷
热
复
结变
变
（
晶形
形
温
度
）
可 锻 性 的 概 念
锻 造 比
可影 锻响 性可 的锻 衡性 量的
因 素
金属塑性变形 变形基本知识
1 最小阻力定律 如果金属颗粒在几个方向上都可
狮 身 人 面 像 等，下 面，小 编将就 着这则 新闻为 大家做 个详细 的解答 ，一起 来看看 吧 。 据 新 闻 报 道，为 配合宁 夏中南 部城乡 饮水安 全连通 工程原 州区南 郊水厂 及 总 管 工 程 ，经国 家文物 局批复 备案， 宁夏考 古人员 对前期 勘探的 29座古 墓葬进 行 了 抢 救 性 发掘。 经考古 验证有 汉代墓 葬6座、 北朝—隋 唐墓 7座、 明清墓 16座，
金属塑形成形原理实验
第二部分金属塑性成形原理实验实验一拉伸实验：绘制真实应力—应变曲线一、实验目的掌握单向静力拉伸真实应力—应变曲线的绘制方法，二、实验原理根据位伸图的P-△L曲线，建立条件应力σ与相对伸长ε关系曲线：σ=P/ F0 (1)ε=△L/ L0(2)式中：P为拉伸载荷；F0为试样原始截面积；△L为试样伸长值；L0为试样标距长度；根据σ—ε关系曲线绘制以对数应变表示的真实应力—应变曲线：在出现缩颈之前：条件应力S=σ（1+ε）对数应变∈=ln（L/L0）=ln（1+ε）在出现缩颈之后，对数应变∈由式（4A）计算，真实应力S由（S）计算：E=LN（FS/F）（4A）S=σ（1+ε）/（1+d/8ρ）（S）式中d为缩颈处试样截面积：ρ为缩颈处试样外形的曲率半径。
三、实验设备、工具和试样1．实验设备：WI—60型液压万能材料试验机。
2．工具：游标卡尺；圆规；手锤；冲子；3．试样：每组两件，材料；15钢（或低碳钢）；四、实验步骤1．在试样上标定标距L0=100MM，用游标卡尺测量试样直径并记录。
2．在材料试验机上进行拉伸试验，并记录P—△L曲线。
3．测量拉伸试样出现缩颈后的d和ρ的三个瞬时值。
4．记录最大拉伸力P max和试样断裂时的伸长△L断，试样断裂后的直径。
五．记录数据及实验报告内容1．记录数据：（1）记录下表数据（2）记录P—△L曲线2．实验报告内容（1）简要说明实验目的、步骤，列出实验所获得的数据。
（2）绘制真实应力—应变曲线。
（3）说明所获得的真实应力—应变曲线塑性失稳点的特性。
（4）写出所获得的真实应力—应变曲线的经验方程（5）对本实验的讨论和改进意见。
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
金属塑性加工原理
1、何谓变形速度？举例说明其与工具运动速度的区别联系。
变形速度为单位时间内变形程度的变化或单位时间内的相对位移体积。 一般用最大主变形方向的变形速度来表示各种变形过程的变形速度。 但应注意把金属压 力加工时工具的运动速度与变形速度严格区分开来，二者既有联系，又有量与质的不同。 变形速度对塑性和变形抗力的影响，是一个比较复杂的问题。随着变形速度的增加， 既 有使金属的塑性降低和变形抗力增加的一面， 又有作用相反的一面。 而且在不同变形温度下， 变形速度的影响程度亦不同。因此很难得到在任何温度下，对所有金属均适用的统一结论。 在具体分析变形速度的影响时，要考虑到材料性质、工件形状、冷变形或热变形等因素， 才 能得到比较正确的结果。
17、综述复杂加载条件下， 金属塑性变形的应力—应变关系为什么必 须运用塑性增量理论。P26
弹塑性材料的本构关系与应变和应力的历史有关，因而弹塑性材料的应力和应变 之间没有一一对应关系。为了反映变形的历史，本构关系须以增量形式给出。
18、金属塑性变形过程具有哪些重要的变形力学特点？
1、弹塑性共存 2、加载卸载过程不同的 关系 3、塑性变形与变形历史或路径有关 4、加工硬化 5、体积不变 All rights reserved
6、何谓最小阻力定律？举三例说明其应用。
最小阻力定律可表述为：变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。即做最少的 功，走最短的路。 例如，1、在模锻中增加飞边阻力，或修磨圆角 r，可减少金属流向 A 腔的阻力，使金属充 填得更好；2、在拔长锻造时改变送进比或采用凹型钻座增加金属横向流动阻力，以提高延 伸效率。3、矩形截面坯料在平砧拔长时，为提高拔长的效率，应适当减少送给量 l（但也不 宜太小） ；若要使坯料展宽时，送进量应大时。
金属塑性加工(力能计算)
常用单位压力
p
表示
S——工作面积 ，按“工作面投影代替力的投影”
法则 求解
求解要点 工程法是一种近似解析法，通过对物体应力状态
作一些简化假设，建立以主应力表示的简化平衡 微分方程和塑性条件。 这些简化和假设如下： 1．把实际变形过程视具体情况的不同看作是平 面应变问题和轴对称问题。如平板压缩、宽板轧 制、圆柱体镦粗、棒材挤压和拉拔等。 2．假设变形体内的应力分布是均匀的，仅是一 个坐标的函数。这样就可获得近似的应力平衡微 分方程，或直接在变形区内截取单元体切面上的 正应力假定为主应力且均匀分布，由此建立该单 元体的应力平衡微分方程为常微分方程。
塑性力学与金属塑性成形原理
Plastic Mechanics and Principle of Metalforming
第二篇 金属塑性变形力学解析方法
解析对象
主要是求解变形力， 主要是求解变形力，此外可以求解变形量和变形速度等 变形力
金属塑性加工时， 金属塑性加工时，加工设备通过工具使金属产生塑性 变形所需加的外力称为变形力。 变形所需加的外力称为变形力。变形力是确定设备能 正确设计工模具、 力、正确设计工模具、合理拟订加工工艺规程和确定 毛坯形状尺寸的必要的基本力学参数。 毛坯形状尺寸的必要的基本力学参数。
1 T
h
因此： σ z = −σ T exp 2 f ( R − r )
h
2．粘着区
将
dσ z 2σ T − =0 τ k = −σ T / 3 代入平衡方程得： dr 3h
= 2 σT ⋅ ⋅ r + C2 h 3
上式积分得： σ
z
设滑动区与粘着区分界点为rb。 由
二篇金属的塑性成形工艺
<图6-10）最小阻力定律示意图
在镦粗中，此定律也称——最小周边法则
二、塑性变形前后体积不变的假设
弹性变形——考虑体积变化
塑性变形——假设体积不变<由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）
此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型
落料——被分离的部分为成品，而周边是废料
冲孔——被分离的部分为废料，而周边是成品
如：平面垫圈：制取外形——落料
制取内孔——冲孔
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切，
其过程分三个阶段
<1）弹性变形阶段<图8-1）
冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，板料中应力迅速增大。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙↑→弯曲、上翘↑SixE2yXPq5
§6-1塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂<定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析<质点流动方向）p1EanqFDPw
最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。DXDiTa9E3d
[注]按变形的模膛数：单膛锻模<如齿轮坯）
多膛锻模<图7-7）
§7-3锤上模锻成形工艺设计
模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步<选模膛）、选择设备及安排修整工序等。
最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定
一、模锻锻件图的制定
金属的塑性加工教学PPT
在无模具或少模具情况下，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
自由锻
在模具腔内对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
模锻
通过旋转轧辊对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的轧制产品。
轧制
通过挤压模具对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的挤压产品。
高强度材料
精密成形技术如激光成形和等离子喷涂等，在金属塑性加工中得到广泛应用，提高了加工精度和表面质量。
精密成形技术
数值模拟技术用于预测金属塑性加工过程中的变形行为、流动规律和工艺参数优化，有助于提高产品质量和降低成本。
数值模拟与优化
新材料与新技术的发展
随着智能化和自动化技术的不断发展，金属塑性加工将更加高效、精确和可控，实现自动化生产线和智能制造。
采取措施确保金属各部位受热均匀，以减小变形不均匀和开裂的风险。
加热均匀性
加热与温度控制
塑性变形过程
模具设计
根据产品形状和尺寸要求设计合理的模具结构。
变形方式选择
根据金属特性和产品需求选择合适的塑性变形方式，如轧制、锻造、挤压等。
变形程度控制
在保证产品质量的前提下，合理控制变形程度，以提高生产效率和降低能耗。
总结词
拉拔技术主要用于生产各种细线、丝材等制品，如钢丝、铁丝等。在拉拔过程中，金属坯料通过模具孔逐渐被拉长和变细，同时发生塑性变形。
详细描述
根据拉拔时金属坯料温度的不同，拉拔可分为热拉拔和冷拉拔两种。
总结词
热拉拔是将金属坯料加热至高温后进行拉拔，具有加工效率高、材料利用率高等优点，但产品精度相对较低。冷拉拔则是在常温下进行拉拔，产品精度高、表面质量好，但加工难度较大。
【材料课件】金属塑性加工原理共550页
3. 塑性加工摩擦学
塑性加工过程中接触表面间的相对运动引 起摩 擦，发生一系列物理、化学和力学变化，对金属塑性 变形应力应变分布和产品质量产生重要影响。
➢ 机械摩擦理论： 阿芒顿－库仑定律； ➢ 粘着摩擦理论：
✓ 1、F.P.鲍－D.泰伯焊合摩擦理论 ✓ 2、И.B克拉盖尔斯基理论 ➢ 磨损 ➢ 润滑
2.适用范围
钢、铝、铜、钛等及其合金。
3. 主要加工方法
(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积 减小，长度增加的过程。(可实现连续轧制)纵轧、横 轧、斜轧。
举例：汽车车身板、烟箔等； 其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。
3. 主要加工方法
(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出 而制取各种断面金属材料的加工方法。
1、航空航天
2、武器装备
3、交通运输
4、建筑
5、家用电器
§0.2 材料加工的内涵 1.材料加工
采用一定的加工方法和技术，使材料达 到与原材料不同的状态(化学成分上完全相 同),使其具有更优良的物理性能、化学性能 和力学性能。
2.材料的可加工性
材料对加工成形和工艺所表现出来的特 性，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、 热处理性能和切削加工性能等。
PVD(phsical vapour deposition)等
5.小结
金属材料在国民经济、国防军工建设中 占有极其重要战略地位，金属塑性加工原理 这门课程旨在讲述有关高性能材料设计、成 形制备、性能表征与评价以及应用方面的重 要专业基础知识。
§0.3 金属塑性加工 1.材料加工
金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有 一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、 毛坯或零件的加工方法。
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SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 金属塑性加工原理大作业设计题目：搅拌吸食二用勺学生姓名: 舒赟翌邹运武学生学号: 1130209136 11302091141、搅拌咖啡等冲调品从人类开始饮用咖啡至今已有700多年的历史了。
经过700多年的发展，美国成为当今世界上最大的咖啡消费国。
据美国咖啡协会的统计，美国每年有1.6亿人饮用咖啡，平均每人每年要喝掉4.5公斤，并呈现逐年上涨的趋势。
在全世界，喝咖啡的人也逐年增多，并越来越受欢迎。
到星巴克去喝杯咖啡似乎也成了一种时尚。
全世界每年消费至少4000 亿杯咖啡，目前全球咖啡年消费量约1000 万吨左右。
咖啡是世界两大饮品之首，目前国内咖啡市场发展速度非常迅猛。
据全球最大的咖啡生厂商-雀巢在2012年的数据显示，其在中国大陆市场销量的25~30%来自在校大学生，也就是说在中国像我们这样的学生群体逐渐成为咖啡消费的主流群体，观察四周的同学，你也会发现，咖啡正不知不觉的占领着大家的抽屉与茶杯。
但是喝过咖啡的人都会发现，咖啡在冲泡时必须借助外力搅拌才能达到均匀状态，也就是说搅拌棒、勺子甚至筷子都是人们在冲调咖啡时必须使用的工具，而且最近几10年内他们的功能还不能完全被取代。
2、吸食奶茶等饮料中国大陆的奶茶市场于2007年开始进入高发展阶段，随着人们生活质量和消费能力的不断提高，使得他们对饮料产品的口味、时尚要求更高，而奶茶这一在全世界都很流行的新口味的时尚产品，受到了消费者特别是十五至三十岁这一年轻消费群体的喜爱，已形成了稳定的消费习惯。
珍珠奶茶作为奶茶品种中最具有代表性的类别，自1996年开始登陆珠三角地区以及上海等沿海发达城市中西餐厅、咖啡厅起，渐渐被广大中国人所熟悉，甚至成为人们观念中奶茶的同义词。
吸食珍珠奶茶等其他奶茶类饮品时，大部分人习惯使用吸管，而吸管也成为在吸食饮料时必须配备的工具。
设计理念本设计希望从搅拌与吸食两个角度满足消费者对咖啡等冲调品和奶茶等吸食饮料的消费需求，将两者功能有机结合起来，以达到节省工具，方便携带，节约成本的要求。
设计过程中，首先根据设计理念初步，运用Solider works软件初步绘制模型效果图，如2-1所示。
图2-1 模型三维效果图而后，由于时间及加工设备限制，只能通过淘宝购买相关加工原料，不得不在原有设计理念上进行修改。
根据购置的材料，绘制CAD图纸，如图2-2所示，交予工程训练中心进行加工，得到实物，如图2-3所示。
图2-2 CAD图图2-3 最终模型图图2-4 最终实物图三、焊接工艺分析1、焊接金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。
压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。
由于工程训练中心设备限制，故本次设计加工时选用钎焊的焊接方法。
下面根据文献资料对钎焊的相关知识做一个简单的小结。
钎焊加热温度较低，母材不熔化，而且也不需施加压力。
钎焊时由于加热温度比较低，故对工件材料的性能影响较小，焊件的应力变形也较小。
但钎焊接头的强度一般比较低，耐热能力较差。
钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、铜等金属材料，还可以连接异种金属、金属与非金属。
适于焊接受载不大或常温下工作的接头，对于精密的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。
钎焊时，焊件是依靠熔化的钎料凝固后连接起来的。
因此,焊缝的质量在很大程度上取决于钎料。
铝钎料主要以Al-Si 合金为主。
有时加入Cu、Zn、Ge 等元素以满足工艺性能的要求。
大多数钎焊合金都是基于Al-Si系统，其中(Si)一般在7％～12％。
这一系列的钎料无论在钎焊性、强度和母材色泽一致性、镀覆性和抗腐蚀性都极佳，是少有的优良钎料，特别是这类钎料可以进行变质处理，大大增加钎焊接头的韧性和抗弯强度。
润湿是由固-液相界面取代固-气相界面，从而使体系的自由能降低的过程。
也就是液态钎料与母材接触时，钎料将母材表面的气体排开，沿母材表面铺展，形成新的固体与液体界面的过程。
如图3-1图3-1润湿与展开的示意图影响钎料润湿与铺展的因素主要有钎料与母材的成分、钎料温度（表面张力）、保温时间、真空度、钎剂（如图3-2）、金属表面氧化物、母材表面状态（粗糙度）、母材间隙和钎料与母材的相互作用等。
图3-2使用钎剂时母材表面上的液态钎料所受的界面张力影响钎料流动（如图3-4）的因素主要有毛细流动（如图3-3）、钎料流入深度包括润湿角、环境介质、间隙a和其他因素（加工性质、表面状态、缝隙值及其均匀性）。
图3-3 两平行板间液体的毛细作用a）钎料润湿母材b）钎料不润湿母材图3-4 实际钎缝填料过程示意图影响钎焊接头的形成的因素主要有母材对接头形成的影响、钎料及钎缝中的液相量对接头晶体结构的影响。
如图3-5展示不同工艺参数下，钎焊接头剪切强度的变化。
图3-5 钎焊接头剪切强度变化钎焊接头的剪切强度试验，由图定义当某一工艺参数条件下，即钎焊温度或保温时间发生波动时，接头剪切强度的最大变化幅度τ∆，图3-6为钎焊温度对钎焊接头剪贴强度的影响，图3-7、3-8分别为保温时间、钎焊温度对τ∆的影响。
图3-6钎焊温度对钎焊接头剪贴强度的影响图3-7 保温时间波动时，τ∆随钎焊温度的变化图3-8 钎焊温度波动时，τ∆随保温时间的变化四、冲压工艺分析勺面的冲压工艺是一种典型的薄壁件的冲压成形，而薄壁件的冲压成形在现代工业中占有重要地位,很多重要的工业薄壁部件均通过冲压成形实现。
典型冲压件的生产工艺过程为:落料一拉延一修边一翻边一检验。
使用传统的方法进行设计时,难以准确估计冲压成形过程中板料的成形性,也就难以评价模具设计的正确性,使得冲压生产中经常出现破裂、起皱和形状失真等质量问题,而这些问题只能在模具加工后或冲压生产中才能暴露出来。
这就给模具调试带来极大困难,甚至造成整个模具的报废,导致冲压件模具生产周期长、成本高和质量低。
究其原因主要集中在冲压工艺设计阶段的失误。
长期以来,薄壁件冲压工艺设计一直是国内外广大学者的研究热点,也是实际要解决的重要难题。
目前有限元数值模拟技术广泛运用于薄壁件成形过程中,使得能对成形工艺参数优化和成形缺陷的预测,从而在制造模具和投入生产之前可以减少实验过程,缩短了产品的开发周期。
1、冲压模型在有限元数值模拟过程中，正确建立仿真模型决定结果是否可靠，所以必须在适当的条件下简化模型才能正确处理冲压过程中涉及到的成形力，材料厚度，塑性应变等等。
图4-1 半球壳零件冲压成形模型图图4-1为半球壳零件冲压成形的几何模型, 其中, P为成形力, Q为压边力。
变形时, AB、BC、OC 三部分受到不同的应力作用, 产生不同的变形。
OC部分在凸模力作用下以胀形方式变形, 紧紧贴靠在球形冲头表面后变形几乎停止, 随着冲头下行, OC部分范围不断扩大, 直至成形结束; AB 部分随着凸模的下行, 外周边法兰材料逐渐被拉入凹模内, 形成悬空部BC的上半部; 悬空部分BC的变形是板料毛坯在拉力作用下由平面形状变为球面的过程, 这一过程中经向为伸长变形, 与其垂直的纬向为压缩变形。
根据材料的轴对称性质，模拟时可采用轴对称模型建模,仿真模型见图4-2。
板料单元为4 节点线性减缩壳单元( S4R 单元) , 共划分了895 个单元, 其中对板料与凹模圆角接触处的单元进行了细化。
凹、凸模与压边圈为解析刚体, 为保证计算的精度, 所有圆角处单元个数大于10。
板料与模具和压边圈的摩擦系数设为0. 1, 所有接触处刚体表面设为主面, 板料毛坯表面设为从面。
凹模圆角半径取2 mm。
压边力采用位移载荷控制，采用smooth step，施加0.001mm的位移载荷。
在仿真结束后为得到完整的半球壳，可以再abaqus后处理中旋转板料360°即可。
图4-2 ABAQUS中仿真模型图2、本构模型输入材料的应力-应变关系选取准确与否, 对数值模拟构件受力性能的准确性有重要影响, 对于非线性、各向异性显著的不锈钢材料尤为重要.实验测得的不锈钢应力-应变曲线表现出典型的非线性特征, 没有明显屈服点. 通常不锈钢等非线性材料的应力-应变曲线采用由Ramberg 和Osgood提出的应力-应变模型, 此模型后经Hill 进一步修改。
Ramberg-Osgood 模型是固体力学中描述弹塑性材料应力-应变关系( 应力-应变曲线) 的一个经典理论模型, 视总应变为弹性应变e ε和塑性应变p ε之和, 其形式为:式中，e ε为材料初始弹性模量, K 为应变硬化相关系数, n 为应变硬化指数, 反映出材料应力-应变曲线的非线性程度. 把K 从方程中消去, Ramberg-Osg ood 模型变为:式中, y σ材料条件屈服极限, yp ε为该应力下的塑性应变( 残余应变) .根据以往研究, 在应力值比较低的情况下上述方程能够准确地反映出不锈钢应力-应变关系，但当应变高于条件屈服极限时的应变 2.0εε>，基于0.2σ和0.01σ确定的Ramberg-Osgood 模型所求得数值会产生较大的误差，所得应力值偏高, 如图2所示.尤其当n 值较低时误差更为明显.因此对于应变较大的情况，有必要对Ramberg-Osg ood 模型做出修正。
图4-3 试验结果与Ramberg-Osgood 模型曲线对比Quach 等人结了之前几种应力-应变模型的特点，提出了由Ramberg-Osgood基本三参数表示的不锈钢材料全局应力-应变模型，分成三个阶段：第一阶段为应力在条件屈服极限范围内, 即0.2εε<时，采用传统的Ramberg-Osgood 模型。
第二阶段为应变范围0.2 2.0εεε<<时, 采用Gardner 和Nethercort 修正后的模型。
前已指出，试验证实该模型在拉应变10%、压应变2%以内具有较高的精度。
第三阶段为应变范围在 2.0εε>时, 根据Olsson 的研究结果, 不锈钢材料的真实应力与工程应变近似呈线性关系. 因此，可以把不锈钢材料真实应力与工程应变的关系描述为:式中, t σ为真实应力,ε为工程应变, a 和b 为常数。
最后, Quach 等人提出的全局三段式不锈钢应力-应变模型可表述如下:代入式中各参数，通过MATLAB 计算应力应变值，输入ABAQUS 材料属性中，即完成准确的材料属性建立。
3、仿真结果分析从仿真结果分阶段所得出的等效应变、等效应力分历程输出,可以对冲压成形过程各区域应力应变状态有清晰的认识。