第四章 塑性成形及工艺控制
金属材料成型工艺知识大全——塑性成形篇
金属材料成型工艺知识大全——塑性成形篇塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。
它的种类有很多，主要包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等。
（1）锻造锻造：是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。
自由锻造：一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。
模锻：是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。
碾环：指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件，也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。
特种锻造：包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式，这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。
工艺流程：锻坯加热→辊锻备坯→模锻成形→切边→冲孔→矫正→中间检验→锻件热处理→清理→矫正→检查技术特点：1、锻件质量比铸件高能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高甚至比轧件高。
2、节约原材料，还能缩短加工工时。
3、生产效率高例。
4、自由锻造适合于单件小批量生产，灵活性比较大。
应用：大型轧钢机的轧辊、人字齿轮，汽轮发电机组的转子、叶轮、护环，巨大的水压机工作缸和立柱，机车轴，汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。
（2）轧制轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩成型轧制使材料截面减小，长度增加的压力加工方法。
轧制分类：按轧件运动分有：纵轧、横轧、斜轧。
纵轧:就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并在其间产生塑性变形的过程。
横轧：轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致。
斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角。
工艺流程：应用：主要用在金属材料型材，板，管材等，还有一些非金属材料比如塑料制品及玻璃制品。
（3）挤压挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型。
塑性成形理论基础
内力和应力
当所加外力使工件内部原子间距发生变化时，原子间便出现 相应的内力与外力平衡。
内力的强度(大小)称为应力。 如图，工件受若干外力 F1 …….Fn作用。在其内 一点Q处 截取一微小面素dA ，由于平衡， 面素两侧的应力相等dFA= dFB = dF则：
23 2 3
2
31 3 1
2
12 2 1
2
根据主应力的排序规则，最大切应力为：
max 1 3
2
球应力张量与偏差应力张量
应力张量可作如下分解：
xx xy xz xx m xy
xz m 0 0
ij yx
yy
yz
yx
yy m
yz
0
m
0
zx zy zz zx
材料成形原理
第四章 塑性成形理论基础 (物理基础、力学基础)
塑性加工原理的内容
力 1. 塑性加工力学条件
学 基
2. 塑性加工中的摩擦与涧滑
础 3. 不均匀变形
4. 塑性变形机制
物 理
5. 塑性变形中组织性能演变
基 础
6. 金属的塑性与变形抗力
7. 塑性变形中组织性能控制
塑性加工/成形原理
力学基础(塑性力学基础)
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
物理基础(金属学基础)
变形机制、组织性能演变、塑性与 变形抗力
材料科学与工程学科基础课
塑性成形理论基础
之
力学基础
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
材料成形原理
一、应力分析
塑性成形/加工中工件所受外力
主要有作用力和约束反力。
金属塑性成形
第四章金属塑性成形在工业生产中，金属塑性成形方法是指：金属材料通过压力加工，使其产生塑性变形，从而获得所需要工件的尺寸、形状以及性能的一种工艺方法。
常用的金属塑性成形方法如下：自由锻造：手工自由锻、机器自由锻锻造成形模型锻造：锤上模锻、压力机上模锻金属塑性成形冲压成形、挤压成形、拉拔成形、轧锻成形金属材料经过塑性成形后，其内部组织更加致密、均匀，承受载荷能力及耐冲击能力有所提高。
因此凡承受重载荷及冲击载荷的重要零件，如机床主轴、传动轴、齿轮、曲轴、连杆、起重机吊钩等多以锻件为毛坯。
用于塑性成形的金属必须具有良好的塑性，以便加工时易于产生永久性变形而不断裂。
钢、铜、铝等金属材料具有良好的塑性，可进行锻压加工；铸铁的塑性很差，在外力作用下易裂碎，不用于锻压。
在金属塑性成形方法中，锻造、冲压两种成形方法合称锻压，主要用于生产各种机器零件的毛坯或成品。
挤压、拉拔、轧锻三种成形方法是以生产金属材料为主，如型材、管材、线材、板料等，也用于制造某些零件，如轧锻齿轮、挤压活塞销等。
第一节锻造锻造是金属热加工成形的一种主要加工方法，通常采用中碳钢和低合金钢作锻件材料，锻造加工一般在金属加热后进行，使金属坯料具有良好的可变形性，以保证锻造加工顺利进行。
基本生产工艺过程如下：下料→坯料加热→锻造成形→冷却→热处理→清理→检验。
一、锻坯的加热和锻件的冷却1．加热的目的锻坯加热是为了提高其塑性和降低变形抗力，以便锻造时省力，同时在产生较大的塑性变形时不致破裂。
一般地说，金属随着加热温度的升高，塑性增加，变形抗力降低，可锻性得以提高。
但是加热温度过高又容易产生一些缺陷，因此，锻坯的加热温度应控制在一定的温度范围之内。
2．锻造温度范围各种金属材料在锻造时允许的最高加热温度，称为该材料的始锻温度。
加热温度过高会产生组织晶粒粗大和晶间低熔点物质熔化，导致过热和过烧现象。
碳钢的始锻温度一般应低于其熔点100～200︒C，合金钢的始锻温度较碳钢低。
塑性成形工艺与模具设计(最简明)
第一章塑性成形（塑性加工、压力加工）：金属材料在一定的外力作用下，利用金属的塑性而使其成形为具有一定形状及一定力学性能的加工方法。
塑性成形工艺与其他加工工艺相比，特点：1、材料利用率高2、力学性能好3、尺寸精度高4、生产效率高塑性成形工艺的分类按加工对象的属性：一次塑性加工（轧制、挤压、拉拔等）、二次塑性加工按塑性成形毛坯特点：体积成形（块形成形）、板料成形轧制：纵轧、横轧、斜轧挤压（坯料后端施加压力）：正挤压、反挤压、复合挤压拉拔（坯料前端施加压力）板料成形（冲压、冷冲压、板料冲压），按性质分为：分离工序（落料、冲孔、切断、切边、剖切等）、成形工序（弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、旋压等）体积成形，分为锻造（自由锻、模锻）、挤压（开式模锻、闭式模锻）自由锻，主要用于单件、小批量生产、大锻件生产或冶金厂开坯。
冲压工艺分类按变形性质分类：1、分离工序2、成形工序*按基本变形方式分类：1、冲裁2、弯曲3、拉深4、成形*按工序组合形式分类1、简单工序2、组合工序（1、复合冲压2、连续冲压3、连续-复合冲压）板料成形的失稳现象：拉伸失稳（板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂）压缩失稳（板料在压应力作用下出现起皱）*板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标：1、屈服强度σs(小好)2、屈强比σs/σb（小好）3、伸长率4、硬化指数n硬化指数：单向拉伸硬化曲线可写成σ=cε^n，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。
*Q：什么叫加工硬化和硬化指数?加工硬化对冲压成形有有利和不利的影响？A：加工硬化：指随着冷变形程度的增加，金属材料的强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。
优：由于加工过硬化使变形抗力提高，又提高了材料承载能力。
缺：加工硬化变形越大，会使断面在局部地方易形成缩颈，容易被拉断不利于成形。
5、厚向异性系数γ（大好）厚向异性系数越大，表示板料越不易在厚度方向上产生变形，不易出现变薄和增厚。
[农学]塑 性 成 形
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第五节 锻压件结构工艺性
一、自由锻锻件的结构工艺性
第五节 锻压件结构工艺性
第五节 锻压件结构工艺性
第五节 锻压件结构工艺性
第五节 锻压件结构工艺性
第五节 锻压件结构工艺性
二、模锻件的结构工艺性 有合理分模面； 应设计模锻斜度、模锻圆角； 零件外形力求简单、平直、对称； 尽量避免窄沟、深槽、深孔、多孔； 形状复杂件应采用锻焊结构。
3. 影响金属流动的因素 （1）挤压筒壁上的摩擦力 （2）筒温 （3）金属导热性 （4）润滑剂的绝热性 （5）合金相状态 （6）金属的强度 （7）模角 （8）变形程度
三、挤压工具
(a) 平模
（b）平流模
(c) 双锥模
(d) 锥模
(e) 平锥模
(f) 碗形模
第三节 拉拔加工
一、拉拔原理、方法、特点 1. 定义：
在外加拉力的作用下，迫使金属通过模孔产 生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的 制品的加工方法，称之为拉拔（或称为拉伸）。 是生产管材、棒材、型材及线材的主要方法之 一。
坯料
dN
dN
dN
dT
dN
r
l
dT
P
r
坯料
l
坯料
拉拔成形原理示意图
2. 拉拔方法 实心材拉拔—棒材、型材、线材 空心材拉拔—管材
一般模锻：模具直线运动 辊锻：模具旋转运动 轧制：轧辊整个圆周都是工作部分，采用长
坯料 辊锻：只有扇形模一部分工作，短坯料
轧辊 坯料
辊锻模
辊锻示意图
特点：
（1）连续的静压过程，无冲击和振动。 变形实质是坯料的拔长。
（2）生产率高。 （3）节约金属材料。 （4）设备结构简单。 （5）劳动条件好，易实现机械化和自动
精确高效塑性成形工艺技术
精确高效塑性成形工艺技术精确高效塑性成形工艺技术塑性成形是一种常见的金属加工工艺，它通过施加外力使金属材料发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
精确高效的塑性成形工艺技术对于提高产品质量和生产效率至关重要。
在本文中，将介绍一种精确高效的塑性成形工艺技术。
首先，为了实现精确的成形，我们需要准确地控制金属的塑性变形过程。
因此，精确度高的机械设备和控制系统是必不可少的。
现代塑性成形机床通常配备了精确的数控系统，可以通过编程实现高精度的成形过程。
此外，精确的模具设计和制造也是实现塑性成形精度的重要因素。
采用先进的CAD/CAM技术可以实现模具的精确设计和加工，从而确保成形过程的精确度。
其次，为了提高塑性成形的效率，我们需要考虑材料的流动性和塑性变形的能力。
在材料设计方面，我们可以选择具有良好流动性和塑性变形能力的材料，如Al、Cu等。
此外，采用热成形可以增加材料的塑性变形能力，并有助于减少成形过程中的残余应力。
在成形过程中，合理的成形速度和温度控制也是确保成形效率的重要因素。
通过优化成形工艺参数，可以在保证产品质量的前提下提高生产效率。
最后，为了提高工艺的可靠性和稳定性，我们需要对塑性成形过程进行全面的监控和控制。
现代塑性成形机床通常配备了各种传感器和监测系统，可以实时监测成形过程的各种参数，如温度、压力、位移等。
通过采集和分析这些数据，可以及时发现和解决成形过程中的问题，并调整相关的工艺参数，提高工艺的可靠性和稳定性。
综上所述，精确高效的塑性成形工艺技术对于提高产品质量和生产效率至关重要。
通过采用精确的机械设备和控制系统、优化材料设计和成形工艺参数、以及全面监控和控制成形过程，可以实现精确高效的塑性成形，从而满足不同行业对于高精度、高效率的需求。
材料的塑性成形工艺
材料的塑性成形工艺引言塑性成形是一种常见的材料加工工艺，通过施加力量使材料发生形变，以获得所需的形状和尺寸。
塑性成形工艺包括冷拔、冷加工、锻造、挤压、拉伸等多种方法。
本文将介绍几种常见的材料塑性成形工艺及其特点。
一、冷拔1.1 工艺流程冷拔是一种拉伸加工的方法，主要用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷拔加工。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.均质化处理：通过变形和退火等处理方法，使材料组织更加均匀。
4.拉拔：将材料拉伸至所需的形状和尺寸。
5.精整：通过切割、修整等方法，使成品达到要求的尺寸。
1.2 特点冷拔工艺具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可加工各种材料，包括金属和非金属材料。
•可以提高材料的强度和硬度。
二、冷加工2.1 工艺流程冷加工是一种在常温下进行的成形加工方法，常用于金属材料。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行冷加工。
2.切削：通过刀具对材料进行切削加工。
3.成型：通过冷加工设备对材料进行压制、弯曲、卷曲等成型操作。
4.精整：通过修整、研磨等方法，使成品达到要求的尺寸和表面质量。
2.2 特点冷加工具有以下特点：•成品尺寸精度高，表面质量好。
•可以加工多种材料，包括金属和非金属材料。
•部件形状复杂度高，适用于精密加工要求较高的产品。
三、锻造3.1 工艺流程锻造是一种通过施加压力将材料压制成所需形状的工艺方法。
其工艺流程包括以下几个步骤：1.选材：选择合适的原材料进行锻造。
2.加热：将材料加热至适当的温度，以提高其塑性。
3.锻造：通过锻造设备施加压力，将材料压制成所需形状。
4.精整：通过修整、热处理等方法，使成品达到要求的尺寸和性能。
3.2 特点锻造具有以下特点：•可以加工各种金属材料，包括高温合金和非金属材料。
•成品强度高，韧性好。
•高生产效率，适用于大批量生产。
四、挤压4.1 工艺流程挤压是一种将材料挤压成所需截面形状的塑性成形工艺。
塑性成形工艺与模具设计必考要点
第一章1、一次加工：以生产原材料为主，包括轧制、挤压、拉拔二次加工：生产零件及毛坯加工，包括自由锻、模锻、挤压（冲压）2、分离工序：利用冲模在压力机外力作用下，使板料分离出一定的形状和尺寸的工件的冲压工序。
包括：落料、冲孔、切断、切边、剖切等。
成形工序：利用冲模在压力机外力作用下，使板料产生塑性变形而得到要求的形状和尺寸的工件的冲压工序。
包括：弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、旋压等。
3、塑性成型工艺及模具技术发展趋势：1.制件伏质化。
2.生产柔性化。
3.工艺省力化。
伏质化体现在：1.毛坯尺寸精化。
2.生产高性能材料的制件。
生产柔性化的目的是适应品种多变的需要，要求换模的时间短，设备做尽可能多的运动方式。
4、板料对冲压成形工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。
5、贴膜性：指板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力，成形过程中发生的起皱、塌陷等缺陷均会降低零件的贴膜性。
注：贴膜性和定性性是决定零件形状的尺寸精度的重要因素。
6、回弹是影响定性性的主要因素。
7、对板料冲压成形性影响较大的力学性能指标有：屈服强度s σ、屈强比bs σσ/、伸长率、硬化指数n 、厚向异性系数γ、板平面各向异性系数γ∆。
注：伸长率大，屈强比小，弹性模数大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序。
8、装模高度：指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。
封闭高度：指滑块在下死点时，滑块下表面到工作台上表面的距离。
工作台垫板=装模高度-封闭高度第二章1、刃口尺寸计算方法有：凸模与凹模分别加工; 凸模与凹模配合加工。
2、材料面积包括零件的实际面积与废料面积。
废料分两类：结构废料和工艺废料。
3、搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。
作用：使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进并能使冲模寿命提高。
4、确定条料宽度的原则是：最小条料宽度要保证冲裁时零件周围有足够的搭边值；最大条料宽度能在导料板间送进，并与导料板间有一定的间隙。
塑性成形原理知识点
塑性成形原理知识点塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状的加工方法。
塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支，广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形：在塑性成形过程中，金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。
塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变，其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。
塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的，不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系：金属材料受到外力作用时，材料内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。
在塑性成形过程中，材料会发生塑性变形，使其产生应变。
应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型，常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动：塑性成形过程中，材料会发生流动从而获得所需的形状。
材料流动是指塑性材料在外力作用下，发生内部原子的相对位移和重新组合，从而使整个材料的结构发生变化。
材料流动是实现塑性成形的关键，其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺：塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作，通过压力使其发生塑性变形，最终获得所需形状的过程。
常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。
不同工艺适用于不同形状的零件，根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制：塑性成形过程中，需要对各个环节进行控制以确保成品质量。
工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。
在塑性成形过程中，要控制好温度、应力、应变速率等因素，以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造，而且可以提高材料的强度和刚度，降低材料的质量，节省原材料和能源。
因此，塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
金属塑性成形原理及工艺
2
4．锻造
锻造的示意图如图 4 所示。 锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具 将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。 自由锻造不需要专用模具， 因而锻件 的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金 属的成形受到模具的控制，因而其锻件的外形和尺寸精度高，生产效率高，适用于大批量生 产，模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。
4
变形问题和轴对程问题； （5）屈服准则：屈雷斯加屈服准则、密席斯屈服准则、屈服准则的几何表达、平面问 题和轴对程问题中屈服准则的简化； （6）本构方程：弹性应力应变关系、塑性变形时应力应变关系的特点、塑性变形的增 量理论、塑性变形的全量理论；
六、课程要求
金属塑性加工原理的任务是研究塑性成形中共同的规律性问题， 就是在阐述应力、 应变 理论以及屈服准则等塑性理论的基础上， 研究塑性加工中有关力学问题的各种解法， 分析变 形体内的应力和应变分布，确定变形力和变形功，为选择设备和模具设计提供依据。所以， 要求大家： （1） 掌握金属塑性变形的金属学基础， 具体的说就是金属的结构和金属塑性变形机理。 （2）了解影响金属塑性和塑性成形的主要因素。 （3）掌握塑性变形的力学基础：包括应力分析、应变分析、屈服准则和应力应变关系。 （4）掌握塑性成形力学问题的各种解法以及其在具体工艺中的应用。
图4
5．冲压
冲压又可以分为拉深、弯曲、剪切等等。其示意图见图 5。 拉深等成形工序是在曲柄压力机上或者油压机上用凸模把板料拉进凹模中成形， 用以生 产各种薄壁空心零件。 弯曲是坯料在弯矩的作用下成形，如板料在模具中的弯曲成形、板带材的折弯成形、钢 材的矫直等等。 剪切是指坯料在剪切力作用下进行剪切变形，如板料在模具中的冲孔、落料、切边、板 材和钢材的剪切等等。
机械制造基础-塑性成形
机械制造基础-塑性成形引言塑性成形是机械制造中常用的一种方法，通过对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
塑性成形广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑等领域。
本文将介绍塑性成形的基本原理、常见的塑性成形工艺以及其在实际生产中的应用。
塑性成形的基本原理塑性成形是通过施加力量使金属材料发生塑性变形的一种加工方法。
金属材料在受到外力作用下会发生原子间的位移和形变，从而改变其晶体结构和形状。
塑性成形的基本原理可以归结为以下几个方面：1.塑性变形特性：金属材料具有较高的延展性和塑性，可以在外力作用下进行塑性变形，而不断变形后回弹至初始形状。
这种特性使得金属材料适合进行塑性成形加工。
2.金属的流动性：金属材料具有较好的流动性，即在塑性变形过程中，金属材料可以顺应应力分布的变化，在不同部位形成不同的变形形状。
这种流动性使得金属材料能够通过塑性成形加工来实现复杂的形状和结构。
3.应力与应变的关系：金属材料在受到外力作用下，会引起其内部产生应力，从而引起形变。
应力与应变之间的关系可以通过应力-应变曲线来表示，该曲线可以描述金属材料在不同应力下的塑性变形特性。
常见的塑性成形工艺塑性成形工艺根据其加工原理和特点的不同，可以分为压力成形和非压力成形两大类。
压力成形是通过施加压力使金属材料发生塑性变形的一种成形方式。
常见的压力成形工艺包括冲压、压铸、锻造等。
1.冲压：冲压是通过将金属材料放置在冲压模具中，并施加较大的冲击力使金属材料在模具中发生塑性变形。
冲压工艺可以实现高质量的金属零件加工，并能够高效率地进行批量生产。
2.压铸：压铸是通过将熔化的金属材料注入到压铸模具中，并施加高压将金属材料填充至模具中的空腔中，然后冷却固化，最终得到所需的零件形状。
压铸工艺适用于制造复杂形状的零件，可以获得高度精密的产品。
3.锻造：锻造是通过施加压力使金属材料发生塑性变形的一种成形方式。
锻造工艺分为冷锻和热锻两种。
《塑性成型原理》课件
塑性变形过程
1
传递应力
材料在外力作用下，分子间开始进行运动
变形
2
并传递应力，从行改变材料的形态。
分子在传递应力的过程中发行应变，导致
塑性变形产行。
3
强度恢复
塑性变形结束后，材料开始回弹，进而 使应变减小，强度增加。
塑性成型的工艺与方法
挤压成型
通过挤出口产生的挤压力让高 温软化的材料变形成所需截面 形状。
吹塑成型
将加热的塑料片材放置在形状 符合需要的具有微小孔的模具 上，利用压缩空气把塑料片材 吹卡进去，达到成型的目的。
热成型
根据成型温度、压力或成型方 式不同，又可以分为真空吸塑 成型、热压成型、热拉伸成型 等。
塑性成型的应用领域
工业制造
塑性成型在工业制造领域的应用 十分广泛，如汽车、电器、玩具 等生产制造中都广泛使用。
塑性成型原理PPT课件
本PPT课件介绍了塑性成型的基本原理、分类、工艺、应用与优缺点，希望能 够帮助您深入了解这一领域。
塑性成型的定义让热塑性材料变形成所需形状的过程。
2 分类
根据加热方式，塑性成型可分为热成型和冷成型；根据材料的状态，塑性成型可分为固 态变形和热变形。
医疗器械
医疗器械需要塑性成型产生的材 料具有优良的耐腐蚀性，生物安 全性等特点。
塑料制品
如饮料瓶、打包盒、盆子、盘子 等的生产都需要塑性成型。
塑性成型工艺的优缺点
优点
生产效率高，成本低；制造出来的产品质量稳定，重复性好。
缺点
生产过程对环境污染大；材料无法回收利用，热变性能不稳定。
结论与总结
塑性成型是一种将热塑性材料通过加热或其他方式变形成所需形状的过程，其在生产制造、医疗器械、塑 料制品等领域都有广泛应用，但也存在污染、资源浪费等问题。因此在使用时需要注意环保措施和材料回 收。
塑性成形重要知识点总结
塑性成形重要知识点总结塑性成形是一种通过应变作用将金属材料变形为所需形状的加工方法，也是金属加工领域中的一种重要工艺。
以下是塑性成形的重要知识点总结。
1.塑性成形的原理塑性成形是通过施加外力使金属材料发生塑性变形，使其形状和尺寸发生改变。
塑性成形的原理包括应力与应变关系、材料的流动规律和力学模型等。
2.塑性成形的分类塑性成形可以根据加工过程的不同进行分类，主要包括拉伸、压缩、挤压、弯曲、冲压等。
不同的成形方法适用于不同的材料和形状要求。
3.塑性成形的设备塑性成形通常需要使用专门的设备进行加工，包括拉伸机、压力机、挤压机、弯曲机、冲床等。
这些设备提供必要的力量和变形条件，使金属材料发生塑性变形。
4.金属材料的选择不同的金属材料具有不同的塑性特性，因此在塑性成形中需要根据不同的应用需求选择合适的材料。
常用的金属材料包括钢、铝、铜、镁等。
5.塑性成形的加工方法塑性成形的加工方法非常多样，包括冲压、拉伸、挤压、压铸、锻造等。
不同的加工方法适用于不同的材料和形状要求，可以实现复杂的金属成形。
6.塑性成形的工艺参数塑性成形的工艺参数对成形质量和效率具有重要影响。
常见的工艺参数包括温度、应变速率、应力等。
合理的工艺参数可以提高成形质量和生产效率。
7.塑性成形的变形行为塑性成形过程中金属材料的变形行为是研究的重点之一、金属材料的变形行为包括弹性变形、塑性变形和弹变回复等，通常通过应力-应变曲线来描述。
8.塑性成形的缺陷与控制塑性成形过程中可能发生一些缺陷，如裂纹、皱纹、细化等。
为了控制这些缺陷，需要采取合适的工艺和工艺措施，如加热、模具设计优化等。
9.塑性成形的优点与局限塑性成形具有成本低、加工效率高、灵活性好等优点，可以制造出复杂的金属零件。
然而，塑性成形也存在一些局限性，如对材料性能有一定要求、成形限制等。
10.塑性成形的应用领域塑性成形广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子、家电等。
不仅可以生产大批量的零部件，还可以满足不同产品的形状和性能要求。
塑性成型工艺与模具设计重点
1塑性成形定义：金属材料在一定的外力作用下，利用金属的塑性使其成形为具有一定形状及一定力学性能的加工方法。
分类：一次塑性加工（轧制、挤压、拉拔），二次塑性加工{板料成形[分离工序(落料、冲孔、切断、切边、剖切等)、成型工序（弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口、旋压）]，体积成形(锻造{自由锻、模锻}(开式、闭式))、挤压))2冲压定义：它是利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力使其分离或变形，从而得到一定形状，并且满足一定使用要求的零件的方法。
分类：按变形性质分分离和成形分类：按基本变形方式分冲裁、弯曲、拉深、成形；按工序组合分简单和组合工序（复合工序、连续工序、连续—复合工序）。
3板料力学性能与冲压成形性能的关系：板料对冲压成形工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。
板料在成形中可能出现两种失稳，一种是拉伸失稳，即局部缩颈或断裂；另一种是压缩失稳，即拉力下的起皱。
失稳前可达到最大变形程度叫做成形极限，分为总体成形极限和局部成形极限。
成形极限越高板料冲压性能越好。
板料的冲压成形性能，应包括抗破裂性、贴模性、贴模性是指在中压中取得与磨具形状一致的能力。
成形过程中发生的起皱、塌陷等缺陷均会降低贴模性。
定型性是指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。
影响定型性的因素是回弹，零件脱模后回弹会造成尺寸误差。
贴模性和定型性是决定零件形状和尺寸精度的重要因素。
主要用抗破裂性作为评价板料冲压性能的指标。
板料力学性能指标与板料冲压性能有密切关系。
强度指标越高，产生相同变形量所需的力越大;塑性指标越高，成型时所能承受的极限变形量越大；刚性指标越高成型时抗失稳能力越大。
4板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标屈服强度屈服强度小，材料容易屈服，则变形抗力小，压缩变形时不易出现起皱屈强比屈强比小说明值小而值大，即容易产生塑性变形而不易产生拉裂伸长率拉伸实验中，试样拉断时的伸长率硬化指数n：单向拉伸硬化曲线可写成，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化度。
塑形成形工艺部分
3）应力状态
• 三个方向中压应力的数目越多，则金属的塑性越好。拉应力的数 目越多，则金属的塑性越差。 • 压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性。 • 在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性。 • 同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。 • 综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条 件。在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑 性，降低变形抗力。
•
6-1 判断题
• 1．压力加工是利用金属产生塑性变形获得零件或毛坯的一种方法。 在塑性变形的过程中，理论上认为金属只产生形状的变化而其体 积是不变的。 • 2．把低碳钢加热到1200℃时进行锻造，冷却后锻件内部晶粒将沿 变形最大的方向被拉长并产生碎晶。如将该锻件进行再结晶退火， 便可获得细晶组织。 • 3．将化学成分和尺寸相同的三个金属坯料加热到同一温度，分别 在空气锤、水压机和高速锤上进行相同的变形，其变形抗力大小 应相同。 • 4．在外力作用下金属将产生变形。应力小时金属产生弹性变形， 应力超过σs时金属产生塑性变形。因此，塑性变形过程中一定有 弹性变形存在。 • 5．只有经过塑性变形的钢才会发生回复和再结晶。没有经过塑性 变形的钢，即使把它加热到回复或再结晶温度以上也不会产生回 复或再结晶。 • 6．塑性是金属可锻性中的一个指标。压力加工时，可以改变变形 条件；但不能改变金属的塑性。
一、自由锻设备
• 自由锻锤 产生冲击力使金属变形的，生产中使用的自由锻锤是 空气锤和蒸汽-空气自由锻锤。 • 自由锻锤的吨位是用落下部分（包括上砧、锤头和工作缸活塞） 质量来表示，空气锤的吨位用一般为50～1000公斤。蒸汽-空气自 由锻锤的吨位，一般为1～5吨。 • 水压机 水压机是以静压力使金属变形的。水压机的吨位用所能 产生的最大压力来表示，一般为5～150MN。 • 水压机靠静压力工作，无振动，变形速度低（水压机上砧速度约 为0.1～0.3m/s；锻锤锤头速度可达7～8m/s)，有利于改善材料的 可锻性，并容易达到较大的锻透深度。常用于大型锻件的生产， 所锻钢锭质量可达300吨。
材料金属塑性成型工艺设计与工艺制度
03
CHAPTER
材料金属塑性成型工艺制度
温度制度
加热制度
根据金属材料的种类、性能和成型工艺要求，确定合理的加热温度、加热时间和加热方式 ，以保证金属坯料在塑性变形过程中具有良好的塑性和成型性能。
04
CHAPTER
材料金属塑性成型工艺设计 优化
工艺参数优化
温度控制
根据金属材料的特性，合理设定加热和冷却温度，以获得最佳的 塑性和成型效果。
压力调整
根据产品形状和尺寸，调整成型压力，确保金属材料在压力作用 下充分流动和填充模具。
时间控制
合理设定每个成型阶段的停留时间，以保证金属材料在最佳温度 和压力下完成塑性变形。
材料金属塑性成型工艺应用 与发展
传统塑性成型工艺应用
锻造
通过施加外力使金属材料发生塑性变 形，以获得所需形状和性能的工艺。
轧制
通过旋转轧辊对金属材料施加压力， 使其在压力下发生塑性变形，从而获 得所需规格和形状的工艺。
挤压
通过施加外力使金属材料通过一个模 具，使其发生塑性变形，从而获得所 需形状和性能的工艺。
拉拔
通过拉力使金属材料发生塑性变形， 以获得所需规格和形状的工艺。
新型塑性成型工艺发展
精密塑性成型
通过高精度模具和精确控制工艺参数， 实现金属材料高精度、高质量的塑性成
型。
环保塑性成型
采用环保材料和工艺，减少对环境的 污染和资源消耗，实现可持续发展。
高效塑性成型
采用先进的工艺和设备，提高金属材 料的塑性成型效率，降低生产成本。
自由锻工艺设计需要遵循一定的原则，如合理选择锻造温度、变形程度和冷却速度 等，以获得最佳的锻造效果。
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锻造
锻造
模型锻造定义: 模锻过程 基本生产工艺过程：确定变形工步设计模膛选择模锻 设备确定坯料加热规范安排切边 冲孔、修整、热处理和检验等。 设计锻模及模膛：分型面选择
1）模膛分类：制坯模膛和模锻模膛（对于形状复杂、要 求高的锻件，还可分为预锻模膛和终锻膛） 2）模膛的布置：制坯模膛和模锻模膛可单独，也可布置 在同一锻模上（见下页图） 2）金属在模膛中的充填过程：
塑性材料在热状态下的成形性能。表示材
料在热状态下经受压力加工时塑性变形的难易程度。 可锻性一般用金属的塑性和变形抗力来衡量。
影响可锻性的因素：金属的成分、组织和加工条件
变形温度、变形速度和应力状态
金属冷成形性的影响因素：力学性能参量＼冶金因素
轧制和挤压
轧制： 1）定义：书91页 辊锻轧制 纵轧 碾环轧制 横轧 2）分类： 斜轧 锲横轧等
3）轧制过程及产品的质量控制
第3章 金属压力加工
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
控制轧制：控制加热温度、 控制轧制温度、控制变形程 度、控制轧后冷却速度
轧制和挤压
轧制和挤压
特种塑性成形加工
特种塑性成形加工 爆炸成形： 1)成形原理 2)应用特点
特种塑性成形加工 电液成形： 1)成形原理 2)应用特点
特种塑性成形加工 电磁成形： 1)成形原理 2)成形方法
特种塑性成形加工
2）变形工序：见表3.5和图3.6、3.7、3.8、3.9和3.10
其它冲压成形方法：旋压成形、爆炸成形和电磁成形
冲压
特种塑性成形加工
精密模锻：
粉末热锻：
特种轧制： 高能率成形：爆炸成形＼电液成形＼电磁成形 超塑性成形： 1）超塑性：
2）和普通模锻的主要差别：图3.5和表3.3
3）超塑性模锻的工艺优势：见书125页。
第4章 金属压力加工
重庆理工大学 材料科学与工程学院
基本介绍
压力加工简要介绍: 压力加工是指在不破坏金属自身完整性的条件下,利用外力作 用使金属产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和机械 性能的毛坯或零件的加工方法。其主要依靠金属具有的塑性 变形能力对金属进行加工，又称为塑性加工。
特点及应用：见书87页。
锻造
锻造定义:见书102页打铁和锻造自动生产线 分类: 自由锻造和模型锻造
自由锻造:
1) 基本工艺过程:设计锻件图下料加热锻造冷却 及热处理锻件清理 动画：余块和余量、镦粗、拔长 2）基本工序: 见表3.1 3）特点:具有通用性、生产锻件的质量范围大 录像：锤上自由锻
锻造
锻前加热和锻后冷却对锻件质量的影响：
录像及动画: 塑性变形过程示意和多晶体塑性变形.
锻造 板料冲压
常见压力加工方法 轧制
挤压
基本介绍
重庆大学开发的镁合金板材和大型特种型材
基本介绍
部分挤压出的薄壁中空特种型材（材料：AZ31）
金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性：衡量金属在外力作用下发生塑性变形
而不易产生裂纹的能力，其是金属重要的工艺性能之一，受金 属材料的成分、组织、性能及压力加工的方法和条件影响。
轧制和挤压
轧制和挤压
挤压： 1）定义：书97页 正挤压 反挤压 3）分类： 复合挤压 热挤压 冷挤压 温挤压 动画：正挤压空心件和实心件
径向挤压
静液挤压等 3）挤压的特点及其制品的质量控制：
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
轧制和挤压
拉拔： 1）定义：书100页 2）特点：书101页 3）动画：拉拔和冷变形加工硬化
模型锻造的特点：见书109-112页 录像：锤上模锻、平锻机上模锻、压力机上模锻
锻造
锻造
冲压
冲压定义及特点:见书113页
冲压用原料：板料、条料和带料，具体材料种类：书113页。
冲压用设备: 剪床和冲床； 板料冲压基本工序: 1) 分离工序：见表3.4 冲裁间隙的影响：合理、过大和过小