塑性工程学报

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夏巨谌, 张茂, 金俊松, 邓磊, 王新云

塑性工程学报. 2018, 25(5): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.001

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论述了闭式模锻成形原理及闭式模锻工艺特点。首先介绍了闭式模锻过程中锻件内应力-应变状态分析、应力球张量及应力偏张量计算公式以及两个应力与金属塑性、塑性流动变形的关系；然后解释了应力球张量即静水压力越大，金属塑性越好的机理；在阐述闭式模锻新工艺——流动控制成形的原理及特点的基础上，着重研究了如何解决闭式模锻时金属流动方向、流动距离及成形力的控制方法3项关键技术；最后，通过直锥齿轮减压式冷锻、涡旋盘阻尼式热锻、机匣体减压式预锻及薄飞边阻尼式终锻与结合齿轮中空分流闭式模锻4个实例介绍了闭式模锻理论与3项关键技术的应用情况及效果。

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高强钢热冲压成形工艺及装备进展

张宜生, 王子健, 王梁

塑性工程学报. 2018, 25(5): 11-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.002

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从加热技术、成形-淬火冷却技术、变强度热冲压技术、新型高强钢材料热冲压、摩擦磨损和数值模拟技术等方面，阐述了其技术应用的现状以及未来发展趋势。当材料和装备确定之后，热冲压模具的设计、制造和维护是保证热冲压生产质量和效率的重点，着重对几种新工艺的模具结构做了介绍。经典的辊底炉生产线适应大规模生产，其高效率主要体现在生产节拍上。随着汽车产品的多样化，特别是在新能源车的开发和规模化生产之前，要求高强钢热冲压生产线更能够适应中小批量和多种材料（如高强铝合金）。这些新的需求，导致了多样化加热方式的研究，以及智能试验线的出现。辊底炉生产线、多层箱式炉生产线和智能试模线的研究及应用，推动了全球热成形生产和汽车轻量化的步伐。

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非晶合金表面热压印微结构的摩擦性能研究

李宁, 徐二江, 柳林, 王新云, 李建军

塑性工程学报. 2018, 25(5): 24-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.003

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利用过冷液态非晶合金的超塑性，在非晶合金表面热压印成形出具有不同几何尺寸的蜂窝状结构，并对其表面干、湿摩擦性能进行了系统研究。结果发现：在干摩擦及湿摩擦条件下，通过调控表面微结构的几何尺寸，均能降低摩擦系数。如在干摩擦条件下，摩擦系数从光滑平面的1.07±0.08降低到蜂窝状结构平面（蜂窝中心间距75.5 μm）的0.43±0.08，降幅达60%。但随蜂窝中心间距的进一步增大（75.5~195 μm），摩擦系数又随之增大。相似的，在湿摩擦条件下，摩擦系数也随蜂窝中心间距的增大呈现先减小（降幅达46%），后增大趋势。对上述现象，分别依据蜂窝中心间距对真实接触面积与接触应力的影响进行了深入分析。

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精冲模具崩刃失效演变及机理分析

张祥林, 张丽筠

塑性工程学报. 2018, 25(5): 33-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.004

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从精冲模具崩刃失效的观测出发，利用体式显微镜、光学显微镜、环境扫描电子显微镜等设备，清晰显示了薄壁冲头和齿形冲头崩刃刃口附近侧面和底部的微裂纹、凹坑和变形形貌；结合文献理论、生产体验和形貌图分析了崩刃失效的演变规律、崩刃失效机制等。结果表明：冲头应力集中的重载导致的塑性变形是侧面主裂纹萌生的主要根源，挤压和拉拔力促进了裂纹的扩展，主裂纹汇合引起崩刃失效。最后根据影响精冲模具崩刃失效的因素，由生产现场实用化的角度，从被加工零件材料及形状、模具材料及结构、模具受力平衡性等方面给出了延缓模具崩刃失效的有效措施。

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基于分流特性的H型截面长轴类锻件毛坯精确设计方法

邓磊, 任治华, 王新云, 金俊松, 夏巨谌, 刘世宝, 付成林

塑性工程学报. 2018, 25(5): 39-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.005

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分析了长轴锻件H型截面在锻造过程中的材料分流规律，发现由于分流线两侧接触边界条件的变化，分流线两侧面积比的变化可分为5个阶段。基于主应力法分析建立了不同接触边界条件下的分向流动计算模型，可根据H型截面两侧的充填状态计算确定分流线的位置。进一步根据分流规律建立了分流填充模型，能够计算出不同分流状态下的分流线两侧体积分配量。基于上述模型，通过迭代调整毛坯中心位置和求解H型截面两侧型腔充填情况，逐步优化出最佳的毛坯中心位置，可达到两侧筋部同时充满的效果，并提高材料利用率。以某型号控制臂锻件为具体对象，验证了新方法的准确性。

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局部控温对300M钢大型锻件微观组织演化的影响

陈荣创, 郑志镇, 李建军, 李蓬川

塑性工程学报. 2018, 25(5): 46-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.006

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针对大型锻件的加热工艺，提出了一种局部温度控制方法，并通过300M钢加热的有限元模拟和工艺实验验证了可行性和有效性。基于经过实验验证的模拟参数，模拟了300M钢飞机起落架锻件的加热过程，得到了温度场和不同点的温度曲线。为了揭示局部控温工艺对微观组织分布的影响规律，将不同点的温度曲线输入高温激光共聚焦显微镜，原位观察了这些点的微观组织演化过程。实验结果表明，局部温度控制方法能控制大型锻件的局部温度场，而且影响锻件局部的微观组织，形成从球化的珠光体、混合晶组织，到等轴奥氏体晶粒等梯度分布的微观组织。研究为大型航空锻件的温度场控制和微观组织调控提供了参考。

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高温转向节锻件自动化三维测量与精度检测技术

韩利亚, 陈天赋, 甘万兵, 占克勤, 张宏涛, 王战兵, 李中伟, 江浩

塑性工程学报. 2018, 25(5): 53-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.007

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阐释了一种高温锻件自动化三维测量与精度检测技术，通过工业机器人驱动面结构光三维测量设备从多个视角对高温转向节锻件进行测量，并将不同视角测量的数据统一到同一坐标系下，形成完整数据，提取关键尺寸，最终进行趋势分析。提出了一种双重滤波方法解决了高温物体表面图像高质量获取和相机热防护的问题；通过一种模型分区的可行域筛选方法解决了复杂零部件的测量视点规划问题；通过基于机器人重复性的无标志点数据拼合方法解决了高温物体测量数据的拼合问题。提出的关键技术在转向节锻造工厂实现了实施应用，并通过实验验证了相关方法的可行性和可靠性。

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基于金属塑性成形理论的汽车覆盖件成形工艺智能优化方法

李巧敏, 柳玉起, 张秋翀

塑性工程学报. 2018, 25(5): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.008

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以塑性成形理论为基础，通过分析汽车覆盖件成形过程中工艺参数对成形缺陷的影响规律，建立了工艺参数优化规则，即工艺参数与成形缺陷之间的数学关系。以消除成形缺陷为目标，采用优化规则定量计算工艺参数优化过程中的迭代增量，提出了一种新的汽车覆盖件成形工艺智能优化方法。以拉深筋优化为例，探讨了拉深筋在板料成形工艺中的影响规律，建立了与距离、方向和进料阻力等因素相关的拉深筋优化规则。将提出的智能优化方法用于优化整体侧围和翼子板拉深成形模具的拉深筋，在完全摆脱人工经验的情况下自动对拉深筋进行分段，经过4~5次迭代即获得了优化解。

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激光选区熔化成形Ti₅₀Ni₂₀Cu₂₅Sn₅钛基非晶合金组织与力学性能研究

张金良, 张磊, 章媛洁, 严倩, 宋波, 史玉升

塑性工程学报. 2018, 25(5): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.009

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采用激光选区熔化技术成形Ti₅₀Ni₂₀Cu₂₅Sn₅非晶合金，并对其致密化原理、显微组织及微观力学性能进行研究。发现随着激光能量密度的增加，试样的致密度逐渐提高，孔隙逐渐减少，但微裂纹难以消除。原粉末材料中Ti、Ni、Cu等各元素经激光熔化后相互发生反应生成金属间化合物而完全晶化。成形试样金相组织中熔池边界明晰可见并呈鱼鳞状排列，由于激光的往复作用，其显微组织可分为细晶区、粗晶区及热影响区3个区域，熔池内部元素分布均匀。在高能量密度激光作用下，样品内部的高残余应力水平既不至于导致样品的开裂，又能保证样品的硬度及刚度，试样显微硬度和杨氏模量均随激光能量密度的增加而增加。

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300M钢保温过程晶粒长大的元胞自动机模拟

夏祖瑜, 陈荣创, 洪橙, 郑志镇, 李建军

塑性工程学报. 2018, 25(5): 73-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.010

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基于热激活机制、曲率驱动机制和能量耗散机制，建立了模拟300M钢晶粒长大的元胞自动机模型。分析了平均晶粒尺寸、相对晶粒尺寸分布和晶粒拓扑结构，发现晶粒尺寸随着时间的增加而增大，速率逐渐减缓；相对晶粒尺寸分布符合对数正态分布规律；六边形晶粒出现的频率最高。然后，通过300M钢加热保温实验，得到实际晶粒平均尺寸随保温时间和保温温度变化的规律，并与元胞自动机模拟结果对比，模拟结果平均误差为3.7%。在此基础上，采用高温激光共聚焦显微镜原位观察300M钢连续的微观组织演变过程，结果发现，300M钢的晶粒长大是通过晶界迁移、吞噬周围小晶粒来实现。元胞自动机模拟的晶界迁移、晶粒长大过程与原位观察结果相符，说明建立的元胞自动机模型能准确模拟平均晶粒尺寸与晶粒拓扑形貌的演变。

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轻质钛基非晶合金热塑性成形性能研究

李方伟, 王思博, 马云飞, 龚攀

塑性工程学报. 2018, 25(5): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.011

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以轻质Ti₄₁Zr₂₅Be₃₄非晶合金为研究对象，采用Fe合金化的方法改善钛基非晶合金的热塑性成形性能。结果表明采用Fe替换Be能有效提高Ti-Zr-Be非晶合金的热塑性成形性能，最佳Fe添加量为6 at.%。系统研究了基于热力学特征温度的参数与钛基非晶合金热塑性成形性能之间的关系，发现S参数是最有效的基于特征温度的钛基非晶合金热塑性成形性能判据。Ti₄₁Zr₂₅Be₂₈Fe₆非晶合金具有123 K的宽广过冷液相温度区间和较大的S参数值（0.238），其热塑性成形性能明显优于已开发的钛基非晶合金，可与热塑性成形常用合金Vit-4相媲美。采用润滑油辅助纳米模压技术，可以成功在大气环境下制备出钛基非晶合金纳米结构。

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板材数控热渐进成形工艺研究进展

李小强, 董红瑞, 张永生, 李东升

塑性工程学报. 2018, 25(5): 87-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.012

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对热渐进成形加热方法及成形工艺研究进行了总结。加热方法有热传导、电阻加热、辐射加热、摩擦加热、激光加热等，根据板料的温度分布可以将加热方法分为整体加热和局部加热。加热过程中，整体加热可以得到均匀的板料温度。局部加热非加热区域处于相对低温可保持较好刚性以提高整体零件精度。随温度的提高和层间距的减小，板料成形极限和零件几何精度提高；成形工具直径在不同加热方法中对成形极限影响程度不同；随着进给速度增加，成形极限先降低后升高；降低进给速度有利于提高几何精度；零件几何形状和成形方法对几何精度有很大影响。用于热渐进成形的润滑方式包括单一粉末润滑剂、混合润滑剂、板料表面处理+润滑粉末等，其中板料表面处理+润滑粉末可以起到持续润滑作用，效果良好。模拟仿真中的难点可以通过等效加热源的方法解决，使仿真与真实的热效果相同。

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高强钢板冲裁断面质量的分析与优化

谢晖, 周玉彬, 王杭燕, 程威, 张文彦, 王东福, 吴璐

塑性工程学报. 2018, 25(5): 99-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.013

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为分析高强度钢板在冲裁过程中边缘破裂现象的产生机理，通过实验和有限元数值模拟两个方面研究板料断面质量的影响因素，并进一步改善冲裁断面质量。基于正交试验和灰色关联分析方法，通过冲孔试验和数值模拟分析，研究了冲孔孔径、凸凹模间隙、摩擦因素和冲孔速度等因素对高强度双相钢DP780板料冲孔后断面质量的影响。结果表明：各个试验因素对板料断面质量的影响顺序为：凸凹模间隙 > 冲孔速度 > 冲孔孔径 > 摩擦因素。同时，通过对裂缝边缘图像的观察和对有限元数值模拟的分析，揭示了剪切边缘的应力、应变分布以及边缘形貌的差异，为研究板料破裂提供了一种新方法。

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树脂板多点热成形过程数值模拟与工艺参数优化

彭赫力, 陈旭, 李中权, 李明哲

塑性工程学报. 2018, 25(5): 105-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.014

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介绍了树脂板多点热成形的原理，建立了PC-DSGZ本构模型，基于不同温度和应变率时PC板的真实应力-应变曲线数据，获得PC-DSGZ模型的参数。开展了球面件多点热成形数值模拟，分析了成形过程变形和压痕现象，探讨了成形温度、成形压强、冲头数量和冲头半径对成形精度的影响，结果表明：成形温度越高或成形压强越大，成形件越贴近多点模具，平均形状误差越小；冲头数量越多或冲头半径越大，成形件厚向应变波动越小，压痕越轻微。开展了PC板多点热成形试验，获得了形状轮廓和表面精度较好的球面试验件。试验结果验证了树脂板多点热成形的可行性和数值模拟的正确性。

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基于正交试验的铝代钢冲压成形工艺参数优化

刘建鹏, 王震虎, 林启权, 李落星, 方向东, 王银

塑性工程学报. 2018, 25(5): 110-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.015

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为实现车身轻量化，利用等强度理论将高强钢替换为铝合金。选用某车型背门锁安装加强件冲压成形工艺，分别以B240P（高强钢）和5052（铝合金）为研究对象，结合数值模拟与工艺试验评估了二者在成形过程中的减薄行为。研究结果表明，采用相同拉延工艺，铝合金存在5处开裂。通过信噪比的正交试验，获得了铝合金拉延工艺影响因素的主次顺序依次是压边力、拉深筋宽度、摩擦系数、冲压速度，最优参数组合为：压边力200 kN、拉深筋宽度15 mm、摩擦系数0.11、冲压速度1500 mm·s^-1。以优化后的成形工艺参数进行冲压试验，试验结果与仿真结果相一致。同时，铝代钢后，质量减轻0.382 kg，为今后汽车轻量化设计提供参考。

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基于FEM-BPNN技术的飞机框肋零件橡皮囊成形回弹仿真预测

张凌云, 刘国庆, 冯越鹏, 范作鹏, 朴小东

塑性工程学报. 2018, 25(5): 117-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.016

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为了精确预测和控制回弹量，利用有限元模拟软件PAM-STAMP 2G对橡皮囊成形过程进行模拟，并将模拟的回弹值结果与试验结果进行对比，吻合良好，验证了有限元模型的有效性。以成形压力、凸模圆角半径、摩擦系数、硬化指数、翻边高度及板料厚度为输入层，以回弹量作为输出层，建立了6-13-1的3层结构BP神经网络模型。基于正交试验设计及有限元模拟回弹结果值的相关数据对BP神经网络预测模型进行训练和测试，得出此预测模型的预测值与有限元模拟值的最大误差为9.61%。进行了橡皮囊成形试验验证，结果显示试验值与预测值的误差为8.58%，在工业要求的误差之内，进而验证了BP神经网络预测模型的可靠性，符合生产要求。

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基于AHP-BP铝机罩外板回弹分析应用

胡文治, 周海龙, 张亚岐, 穆传坤, 阮楹妍

塑性工程学报. 2018, 25(5): 123-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.017

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为获取最优工艺参数组合，采用层次分析法并结合BP神经网络（AHP-BP）来确定铝板冲压工艺参数。首先按等深拉延、均匀变形原则，设计满足符合试验条件的工艺补充面；其次，采用层次分析法确定压边力、拉延筋直径以及摩擦系数的权值；通过正交试验获取多组分析结果，构建基于层次分析法BP网络模型，并依据网络模型预测值与CAE分析值的接近程度来确定最优的工艺参数组合，压边力、拉延筋直径以及摩擦系数分别为：135 t、20 mm、0.2；最后，将AHP-BP网络输出的回弹值作为模具的修正的基准值，并加工实物进行验证。结果表明：将拉延工艺模型回弹修正量设为AHP-BP模型预测值的1.2倍比较合适。

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不同挤压次数下板料挤压凸模磨损规律研究

洪永放, 庄新村, 丁振文, 赵震

塑性工程学报. 2018, 25(5): 130-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.018

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通过板料挤压凸模磨损实验，获取不同挤压次数下凸模的磨损轮廓数据，并以此建立凸模磨损模型。采用Deform磨损模块进行有限元模拟，得到各阶段凸模表面磨损深度分布情况。通过对比分析，研究了挤压次数、凸模表面轮廓以及磨损系数对凸模磨损的影响。研究结果表明：板料挤压过程中，初始阶段凸模的磨损比较大，随后凸模的磨损较为平缓；当挤压到一定次数后，由于多种磨损机制的共同作用，会使凸模磨损突然加剧，然后又趋向平缓；凸模刃口区域磨损最严重，凸模端面区域次之，凸模侧面区域最小；可以用磨粒磨损的方式表征不同挤压次数下凸模端面、刃口和侧面的磨损。

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6082铝合金多筋连接件成形工艺分析及模具设计

陈赛, 张彦敏, 宋克兴, 葛学元

塑性工程学报. 2018, 25(5): 136-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.019

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针对6082铝合金多筋反挤压制件结构复杂、变形不均匀和局部变形程度较大的特点，提出了直接反挤压成形和两工序成形方案（先成形外筋板，再成形内腔）。基于MSC.MARC对两种不同的成形方案进行了有限元仿真分析，分别得到了挤压时的应力应变状态、载荷-行程曲线以及金属填充模具的情况。结果表明：采用反挤压一次成形时，筋板成形较困难，难以得到合格的产品；采用两工序成形方案得到的制件外形饱满，无明显缺陷，且材料利用率较高，成形过程中制件的最大等效应力为63 MPa，凸模最大载荷为308 kN。根据模拟结果确定了两工序成形方案，设计了工装模具并成功生产出合格零件，为该类多筋制件的生产提供了参考。

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大长径比铝合金筒正反旋成形性对比研究

陈锦洪, 王成勇, 叶鹏飞, 安自仁, 姚圆圆, 程明

塑性工程学报. 2018, 25(5): 142-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.020

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通过对A5052和A3003两种铝合金材料进行正、反旋对比分析，得出A5052在大长径比筒形件正、反旋成形时成形质量较优；探究了两种材料在正、反旋时旋压力分布，研究显示径向力大于轴向力，并远大于切向力；进一步研究成形质量较好的A5052在不同旋轮个数及布局下的成形特点，应变场分析显示双旋轮同步正、反旋成形其最大等效应变较小，具有较稳定的成形性，且正旋成形质量高于反旋，结论可为液体包装容器制造行业的工艺与材料设计提供参考。

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基于响应曲面法的筒形件强力旋压回弹量研究

潘和勇, 樊文欣, 王欣, 杨峰

塑性工程学报. 2018, 25(5): 148-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.021

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为研究筒形件强力旋压成形过程中主要工艺参数对工件回弹量的影响，采用单因素试验方法，得到减薄率、进给比和旋轮工作角对回弹量的影响规律。采用Box-Behnken设计方法设计试验，通过响应曲面法分析各因素及因素交互作用对回弹量影响的显著性。以回弹量为试验响应，建立了以减薄率、进给比和旋轮工作角为变量的回归模型方程，通过与试验数据的对比验证了方程的准确性。试验结果及分析表明：回弹量随减薄率和进给比的增大而增大，随旋轮工作角的增大先减小后增大。其中，减薄率和旋轮工作角的影响高度显著，进给比的影响显著，减薄率与进给比的交互作用有影响。

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基于二次回归正交试验的连杆衬套成形质量分析

郭芳, 原霞, 吉梦雯, 杨锋, 汤传尧, 王瑞瑞

塑性工程学报. 2018, 25(5): 153-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.022

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为了揭示强力旋压工艺参数对连杆衬套成形质量的影响，采用二次回归正交试验方法，对连杆衬套经强力旋压后的成形质量进行研究。获得了强力旋压时进给比、首轮压下比和轴向错距对连杆衬套成形质量的径向力均方差、圆度误差、直线度误差的影响规律，得出了优化的工艺参数组合，并运用SPSS软件进行数据分析得到了径向力均方差、圆度误差和直线度误差的回归方程。结果表明，连杆衬套强力旋压过程中，影响径向力均方差的主次顺序为：首轮压下比 > 进给比 > 轴向错距；影响圆度误差的主次顺序为：进给比 > 轴向错距 > 首轮压下比；影响直线度误差的主次顺序为：轴向错距 > 首轮压下比 > 进给比。

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多道次热轧不锈钢复合板热力耦合模拟及实验研究

金贺荣, 张磊

塑性工程学报. 2018, 25(5): 158-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.023

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采用热力耦合数值模拟与实验研究相结合研究了多道次热轧不锈钢复合板成形过程。通过对7道次热轧过程的仿真，得到了基层、复层以及界面处的温度变化曲线，明晰了多道次轧制下复合板等效应力变化规律，揭示了轧后基层和复层界面处的残余应力分布状态。利用对称组坯技术制备了不锈钢复合板真空热轧坯料，基于数值分析结果进行复合板真空热轧实验。采用金相显微镜和能谱仪观察了试样基层、复层、界面组织形貌，分析了沿轧件厚度方向微观组织分布不均的原因，并进行了界面元素扩散分析，得到了不锈钢复合板界面处的主要扩散元素，对数值模拟结果进行了验证，为不锈钢复合板制备提供了参考。

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二辊矫直对棒材残余应力的影响

马立东, 陈硕, 麻浩曦

塑性工程学报. 2018, 25(5): 166-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.024

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为了研究棒材矫直过程中等效应力的变化过程以及矫直对残余应力的影响，通过数值模拟软件Abaqus分析了矫直过程中等效应力的演变过程。同时分析了辊缝、倾斜角度、矫直速度、材料屈服强度以及挡板间距对残余应力的影响，最终给出了辊缝及角度的取值原则。结果表明，辊缝及矫直辊倾斜角度对矫后棒材芯部残余应力影响较大，辊缝越小、角度越小，矫后棒材残余应力越大，反之越小；矫直速度对矫后棒材残余应力影响不大；材料屈服强度越高，矫后残余应力越大，反之越小；挡板间距越小，矫后棒材芯部残余应力越大，表层残余应力越小。

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基于曲率积分法的拉矫工艺参数优化

张赵宁, 孔宁, 张杰, 李洪波

塑性工程学报. 2018, 25(5): 175-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.025

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为了研究带钢在拉弯矫直过程中张力和压弯量对曲率、伸长率的影响，采用弹塑性力学的分析方法，建立了带钢在拉弯矫直过程中曲率、伸长率随张力和弯矩变化的解析模型；通过曲率积分的方法，建立了弯曲辊的压弯量随张力和弯矩变化的解析模型。结合曲率、伸长率解析模型和压弯量解析模型，构建了以曲率、伸长率为输入变量，以张力、压弯量为输出变量的拉矫工艺参数优化模型。通过拉矫工艺参数优化模型可分析出不同的目标曲率、伸长率下，张力和压弯量的配置关系，研究结果可为工业现场的拉弯矫直的参数配置提供理论参考。

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5052铝合金室温轧制模拟与实验

刘阳阳, 文九巴, 贺俊光

塑性工程学报. 2018, 25(5): 185-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.026

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以5052铝合金为研究对象，利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行了室温单向拉伸实验，得到了5052铝合金室温下的断裂门槛值。并基于动态材料模型建立了5052铝合金的加工图。利用DEFORM-3D平台，模拟了室温单道次35%、40%、50%和60%压下率下及60%总压下率下2道次、3道次、4道次和5道次的轧制过程。结果表明，单道次轧制时在压下率为40%时开始产生宏观裂纹，压下率增加到60%时轧件边缘裂纹严重；在总压下率控制为60%条件下，以等压下率原则分配各道次变形，研究多道次轧制，表明最佳轧制道次是3道次轧制。通过室温轧制实验验证了数值模拟结果的正确性。

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对含镦粗裂纹的20CrMnTi锻件电磁热止裂强化的分析

郑丽娟, 赵俊召, 苑晓斌, 李登科, 毕计风, 付宇明

塑性工程学报. 2018, 25(5): 194-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.027

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选择20CrMnTi锻件为研究对象，使用钻孔、镦粗、切片的方法制备试件。在自制的超强脉冲放电装置上进行电磁热止裂强化试验，对放电前后试件、拉伸性能和裂尖区域的形貌合金成分、显微硬度和应力场进行了对比分析。研究结果表明：放电后镦粗裂纹尖端区域生成均匀细化的白亮组织，Si、Cr、Mn元素的质量分数较基材均有提高，显微硬度提高了约80%；止裂后抗拉强度提高了10.32%，断后伸长率提高了7.09%；放电后裂纹两侧的应力由原来的易使裂纹开裂的两向拉应力，变为使裂纹闭合的两向压应力，放电后裂纹尖端区域的应力分布可有效抑制裂纹的发展，从而达到止裂的目的。

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超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度数学模型对比分析

崔凤奎, 苏涌翔, 荣莎莎, 姚国林

塑性工程学报. 2018, 25(5): 199-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.028

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为了提高超声滚挤压轴承套圈的表面性能，以轴承套圈为研究对象，通过超声滚挤压试验，对试验结果进行数理统计分析，研究加工参数对超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度的影响；再对超声滚挤压试验进行正交试验设计，将超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度与各加工参数相互匹配，建立响应曲面和BP神经网络模型，两个模型试验结果与预测结果的对比表明所建立的轴承套圈表面粗糙度BP神经网络模型的相对误差控制在4.5%左右，最大误差不超过5.06%，预测结果具有更高的可信度，且优于响应曲面模型预测结果，可以进行不同超声滚挤压参数的轴承套圈表面粗糙度的预测。

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超声滚挤压轴承套圈表层残余应力模型

徐红玉, 黄焱燚, 崔凤奎

塑性工程学报. 2018, 25(5): 205-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.029

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通过超声滚挤压强化试验，检测了不同工艺参数下残余应力的数据，分析了轴承套圈表层残余应力的变化规律，探究了超声滚挤压工艺参数对轴承套圈表层残余应力的影响，建立了超声滚挤压残余应力的回归模型并验证了其可靠性。研究结果表明，超声滚挤压强化后试样表层残余应力为压应力，残余压应力随进给量和主轴转速的增大而减小，随静压力的增大均呈增大趋势，且随着静压力的增大，残余压应力峰值点由表层向基体方向移动；所建立的超声滚挤压残余应力回归模型的最大相对误差为3.78%，可以对不同超声滚挤压工艺参数的残余应力进行预测及工艺参数优化。

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矩形波导管弯曲壁厚减薄特点分析

胡福泰, 彭加耕, 臧新良, 汪飞雪

塑性工程学报. 2018, 25(5): 212-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.030

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根据弯曲前后变形材料体积不变的原则，推导了波导管最大壁厚变化量的简化计算式，与实测数据对比证明壁厚简化计算式可对弯曲管材壁厚变化给出合理预测，能够满足生产需要。建立了波导管弯曲工艺分析模型，用有限元分析软件ANSYS对6063矩形波导管弯曲成形工艺过程进行数值分析，得出弯曲半径分别为100，80和40 mm情况下管材外侧壁厚减薄量分布曲线和弯曲半径为40 mm条件下弯曲角度不同管材外侧壁减薄量分布曲线，通过对计算曲线的分析确定了管材弯曲变形过渡区弥散分布于一个较大区域，这个区域的中性层长度约为管材侧面宽度的1.4倍。通过分析弯曲半径为40 mm条件下弯曲角度不同管材外侧壁减薄量分布曲线，得出波导管小半径弯曲时变形过渡区可以达到30°范围。对实验管件进行了剖切测量，证实理论计算的壁厚减薄量与实测结果吻合很好，针对给定的波导管，弯曲半径为40 mm时，变形区宽度也与计算曲线描述的30°范围相符。

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滚珠旋压圆孔翻边成形力分析

黄世军, 赫哲, 吴凤和, 杨以鹏, 王小冬

塑性工程学报. 2018, 25(5): 217-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.031

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针对滚珠旋压翻边过程中成形区的特点，将滚珠与板材的接触变形区分为减薄变形区和翻边变形区，在此基础上，建立了滚珠旋压力解析模型，通过投影方法分别计算了减薄变形区和翻边变形区的投影面积，同时对两个区域的接触应力进行分析，推导出滚珠旋压翻边的旋压力计算公式。同时，建立了滚珠旋压翻边的有限元模型，进行了旋压翻边过程的有限元分析，并将旋压力解析模型结果与滚珠旋压翻边有限元旋压力模拟结果进行对比分析，分析的结果表明滚珠旋压力解析模型可为滚珠旋压翻边力快速初步评估提供一种新计算方法。

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减薄率对QSn7-0.2合金微观组织的影响

孔维静, 樊文欣, 席奇豪, 王欣, 亓岳岩

塑性工程学报. 2018, 25(5): 223-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.032

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采用数控强力旋压机分别在减薄率为25%、35%和45%的不同水平下对锡青铜（QSn7-0.2）强力旋压成形，利用光学显微镜、扫描电镜等检测仪器研究旋压件不同减薄率对锡青铜（QSn7-0.2）试件的微观组织的影响。结果表明：随着减薄率的增加，晶粒细化加剧，晶粒的转变过程为原始的等轴晶粒被拉长变为细化均匀的等轴晶。减薄率为25%时，原始的等轴晶粒开始被较小程度的压扁，部分晶粒被拉长；当减薄率达到35%时，晶粒严重破碎，组织内部的晶粒变形程度不均匀；当减薄率达到45%时，组织中原始的晶粒完全消失，晶粒的整体分布比较均匀。随着减薄率的增加，金属塑性降低。

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环轧态Ti40钛合金热变形组织演变及本构关系研究

余新平

塑性工程学报. 2018, 25(5): 228-233. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.033

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针对环轧态Ti40钛合金，进行等温恒应变速率高温压缩变形实验，研究合金在应变速率0.001~1 s^-1，温度950~1100℃范围变形过程中流变应力和微观组织演变行为，并通过流变应力曲线拟合计算建立合金该变形条件下的流变应力本构方程。实验结果表明：流变应力随着应变量的增加急速升高而后突降，同时流变应力随着应变速率增大而增大，这与位错密度增殖和运动密切相关；当合金变形温度一定时，随着应变速率变小，内部组织发生动态再结晶，平均晶粒尺寸得到细化；但当应变速率一定时，合金在较低应变速率（0.001 s^-1）变形时，需适当控制变形温度，才能得到晶粒更细小的均匀组织。

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铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响

丁文有, 何晓聪, 邢保英, 曾凯

塑性工程学报. 2018, 25(5): 234-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.034

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为探究铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响，制备不同铆向组合的5组双铆钉自冲铆接头，通过拉伸-剪切试验，分析各组接头的宏观失效形式，并对接头失效断口进行扫描电子显微（SEM）观察，分析其失效机理；同时运用MATLAB对接头的剪切刚度、静失效载荷、失效位移及能量吸收值进行分析。结果表明：铆接方向会影响接头的失效形式及变形程度，从而影响接头的力学性能。窄板双铆钉自冲铆接头的失效模式为板材韧性断裂，宽板接头的铆钉脱离下板。铆向影响窄板接头在弹塑性阶段的剪切刚度，但对宽板接头的刚度无显著影响。对于靠近铆接区自由端处的铆钉，当铆钉脚朝外时，窄板接头的静失效载荷最强，但失效位移、能量吸收值减小；两铆钉铆向相反时，宽板接头可获得更大的静失效载荷和失效位移。

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花键冷搓成形力正交试验分析

王勇, 郑彬峰, 黄俊杰, 金平, 周庆成

塑性工程学报. 2018, 25(5): 240-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.035

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确定了花键轴零件冷搓时所使用搓齿刀具的基本参数，依据金属流动性规律，合理简化了花键轴零件冷搓时模具的三维模型。应用DEFROM-3D软件对花键轴零件的冷搓成形过程进行了数值模拟，模拟所得齿形与实际基本保持一致。以花键轴零件冷搓过程中的毛坯材料（力学特征）、搓制速度、摩擦系数作为影响因素，基于数值模拟并选择全程、咬入和粗搓3个阶段的径向和切向成形力进行了极差分析和方差分析，得出了各个因素对于冷搓成形力的影响程度。此外，对冷搓过程中上述3个影响因素进行了综合分析，得出了各影响因素的变化对于成形力大小变化的影响规律。

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马氏体时效硬化不锈钢高温流变应力本构模型

邹德宁, 韩彤, 张威, 刘星, 韩英

塑性工程学报. 2018, 25(5): 248-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.036

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利用Gleeble 1500D热模拟试验机对15-5PH马氏体时效硬化不锈钢在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10 s^-1条件下进行了等温压缩实验。从获得的20组高温流变应力曲线中随机选取15组数据，分别建立了考虑应变参量的Arrhenius本构模型和人工神经网络模型，并通过这两种模型对剩余5组高温流变应力进行了预测。结果表明，两种模型都能准确反映15-5PH钢的高温动态软化规律。与考虑应变参量的Arrhenius本构模型相比，人工神经网络模型预测出的应力值与实验测量的应力值吻合度更好，其相关性系数和相对误差分别为0.993和6.63%。这说明所建立的人工神经网络模型可以很好的描述15-5PH不锈钢的流变应力，其预测值与实验值吻合较好。

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06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢热变形行为及其热加工图

徐桂芳, 胡峰, 农靖云, 罗锐, 周晓, 程晓农

塑性工程学报. 2018, 25(5): 254-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.037

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采用Gleeble-3500热模拟试验机对06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢进行高温单道次热压缩试验，研究了其在不同变形温度（950~1100℃）和应变速率（0.01~1 s^-1）条件下的热变形行为及组织变化规律，并且根据试验条件下真应力-真应变曲线，推导了该材料的热变形方程和热加工图。研究结果表明：流变峰值应力随温度升高或应变速率降低而降低；变形温度越高，应变速率越低，试验钢发生动态再结晶行为愈发显著。计算出该试验钢的热变形激活能为365.111 kJ·mol^-1。基于动态材料模型绘制出不同应变量下的热加工图，其失稳区域和最优热加工区域的分布具有相似性。变形温度在990~1070℃，应变速率0.0316~0.1 s^-1范围内，材料热加工性能最佳，能量耗散率为43%~45%。

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H62黄铜热变形微观组织演化规律研究

柴蓉霞, 冯斌, 郭卫, 张传伟, 郭成

塑性工程学报. 2018, 25(5): 263-269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.038

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运用等温热压缩试验、微观组织观测、理论分析以及数值模拟的方法，研究了H62黄铜在温度范围为650~800℃、应变速率为0.01、0.1、1和10 s^-1的情况下的热变形行为和微观组织中α相的晶粒尺寸的演变规律。建立了材料的微观组织演变模型，并进行了验证。结果表明：α相微观组织演化模型计算结果与试验结果进行比较，平均误差均在10%以内，最大误差在15%以内。模拟实验的结果与热压缩的应力-应变曲线转变规律和微观组织演化规律能够很好的吻合，可较好的描述材料微观组织演化过程。

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基于离散位错动力学的单晶铜构件拉伸特性研究

白清顺, 胡超, 白锦轩, 郭辉, 盆洪民

塑性工程学报. 2018, 25(5): 270-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.039

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为了研究微纳尺度构件拉伸中的位错演化行为，建立了2.5D离散位错动力学模型，编写了单晶铜拉伸的离散位错动力学-有限元耦合仿真框架和程序。基于该模型，研究了单晶铜构件的单向拉伸特性，分析了单晶铜构件单向拉伸的特性曲线，获得了内部应力的分布规律。探究了单晶铜构件的厚度尺寸对拉伸特性的影响，获取了影响单晶铜单向拉伸性能的内在机理。研究结果表明，随着外载荷的增加，晶体内部逐渐形成位错网络，位错网络边界上位错吸收游离位错形成牢固的林位错组织，产生应力集中现象。通过比较不同厚度的单晶铜，认为较薄的单晶铜中位错更易被边界、林位错组织捕获，可动位错密度较低，使构件表现出更"硬"的力学特性。仿真研究表明仿真框架和程序可用于对单晶铜构件拉伸特性的评价。此外，还分析了单晶铜构件拉伸中表现出尺度效应的原因。

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低熔点合金3D打印机喷头系统设计

张毅, 蔺国旗, 顾海, 李勇兴, 李沪, 苏鹏升

塑性工程学报. 2018, 25(5): 277-283. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.040

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针对FDM型金属3D打印机存在的打印能力有限、喷头结构笨重、成型材料冷却速度较慢等问题，基于低熔点合金的物理特性，设计了一种3D打印机喷头系统，包括材料制备装置、喷头、送料装置、回收装置、抽取装置、气体净化装置和控制装置。材料制备装置与喷头分离，作为独立单元设计；送料装置能够有效地清理喷头及其导料管中的打印余料；喷头上的风冷装置可以加快成型材料表面气体的流动并抽取有害气体；气体净化装置用于处理铅或者镉的氧化物烟尘。此系统支持长时间连续打印，适用于安装在各类FDM型金属3D打印机的三维运动机构上。

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2219铝合金蠕变时效成形过程中的断裂行为

孙找, 湛利华, 刘健, 李先梦, 杨有良

塑性工程学报. 2018, 25(5): 284-290. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.041

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研究了蠕变时效成形过程中2219铝合金的蠕变断裂行为，建立了2219铝合金蠕变时效成形过程中的成形极限图。结果表明：在蠕变时效成形过程中断裂临界应力呈"S"形分布，随着蠕变温度的升高，蠕变断裂行为对应力水平的敏感性增加。低温高应力和高温低应力条件下蠕变时效成形过程中断裂行为极易发生，成形工艺条件应避免这些"濒危区"。通过采用金相显微镜、扫描电镜观察了2219铝合金蠕变断裂后的微观组织变化，发现合金变形方式主要为位错在晶内的滑移，断裂行为主要受微孔的聚集影响；蠕变温度越高，在晶界处形成的微孔越多，越容易萌生裂纹，而裂纹在强烈滑移处会迅速扩展，从而降低蠕变断裂所需的应力；随着蠕变温度的升高，合金的断裂特征由准解理-韧窝混合型断裂向韧窝断裂转变。

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大变形高纯Al-4% Cu合金性能与微观结构分析

周伟, 张凌峰, 熊毅, 刘玉亮, 任凤章

塑性工程学报. 2018, 25(5): 291-297. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.042

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以高纯Al-4% Cu合金为研究对象，通过拉伸实验、硬度实验、X射线衍射、TEM观察等方法，分析同一轧制变形量下不同退火温度对Al-4% Cu合金力学性能及显微组织的影响。结果表明：当退火温度达到200℃时，合金组织中开始析出少量Al₂Cu相；温度达到250℃时，组织中析出大量细小的纳米级针状θ'（Al₂Cu）相，纳米级针状第二相弥散分布于基体上，显著提高靶材的抗冲击性能，且组织均匀，保证了靶材溅射薄膜的品质；温度达到300℃时，组织中第二相明显长大粗化，尺寸达到1 μm左右，微米级第二相在靶材冲击过程中易造成应力集中，从而产生冲击微裂纹，导致颗粒飞溅，影响薄膜质量。同时，退火过程中，合金抗拉强度由轧制态的369 MPa降低至173 MPa，说明高纯铝铜合金退火过程中加工硬化消除的效果强于第二相析出强化的效果，伸长率由3.5%升高至15.6%，塑性得到很大程度的提高。

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基于改进小波去噪和EEMD的轧辊偏心提取与补偿

魏立新, 冀晓凯, 范锐, 孙浩

塑性工程学报. 2018, 25(5): 298-306. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.043

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为准确提取轧辊偏心信号，进而实现偏心补偿控制，提高冷轧机的厚度控制，提出了将一种改进小波阈值去噪和EEMD相结合的偏心信号提取方法。该方法结合了小波的强去噪性以及EEMD的抗模态混叠的优点，采用一种含参数的可变阈值函数，在阈值选择时通过人工蜂群优化算法自适应确定最优阈值。利用改进的小波阈值法对轧辊偏心扰动信号进行去噪预处理，然后经过EEMD将信号分解，提取表征偏心信号的特征模态函数，将重构的偏心信号补偿到冷轧机系统中。最后，通过仿真实验表明，此方法能有效补偿轧辊偏心，且所得补偿效果明显优于小波算法的补偿效果。

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棒材二辊矫直工艺设定参数模型研究

王玉峰, 马立东, 刘才, 麻浩曦

塑性工程学报. 2018, 25(5): 307-314. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.044

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为了合理设定二辊矫直的工艺设定参数，降低现场对操作工人经验的依赖程度，实现棒材全自动矫直，基于平面弯曲弹复理论与空间几何关系，结合矫直过程棒材边进给边旋转而达到每旋转半圈反弯一次的特点，建立了棒材矫直全流程的弯曲弹复模型，获得棒材矫直全过程原始曲率、弯曲曲率、弹复曲率及残余曲率的演变过程；在此基础上，基于来料棒材及矫直机辊型，以要求的直线度为目标，建立了凹辊角度与凸辊角度寻优迭代模型；在该理论基础上，探讨了辊缝及导板间距的设定方法；在现场矫直机上进行了该工艺设定模型的验证。工艺参数设定值与现场实际矫直情况一致，应用该模型可实现棒材二辊矫直过程的自动控制。

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支承辊辊型对BPVC型八辊轧机的板形影响及其控制模型研究

白振华, 赵伟泉, 崔熙颖, 刘硕杨, 刘亚星, 郭丽涛

塑性工程学报. 2018, 25(5): 315-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2018.05.045

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充分考虑到BPVC型八辊轧机的设备与工艺特点，在分析了BPVC型八辊轧机的结构特点与支承辊辊型径向调整原理，并给出了相应的支承辊变凸度模型的基础上，建立了一套适合于BPVC型八辊轧机支承辊辊型对板形影响的模型，并选择典型规格产品定量分析了支承辊辊型对板形的影响；随后，从支承辊齿条伸缩量预设定和在线调整两方面入手，提出了一套基于支承辊辊型径向调整的BPVC型八辊轧机板形控制模型，以某1450BPVC型八辊轧机为依托，开发了相应的支承辊齿条伸缩量设定软件，定量分析了支承辊辊型优化的效果，为该类机型轧机的板形控制提供了有益的参考。

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2018年, 第25卷, 第5期　
刊出日期：2018-10-28

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