第三章压力加工成型技术ppt课件
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03-2加力加工成型技术
2自 由锻 件结 构设 计注 意的
问题
2自 由锻 件结 构设 计注 意的
问题
避免加强筋、工字形、椭圆形等 复杂表面
避免叉形件内部的台阶
3
板 料 冲 压
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或 变形获得所需零件的工艺方法。
3
冷冲压：t < 8 mm
冲
压
4 冲
1. 剪床：下料设备
压 设
2. 冲床：冲压设备
变形工序
成形
5-2
变
形
工
序
神洲五号返回仓
5-3
冲 模 简 介
冲模 简单
冲模
连续 冲模
复合 冲模
冲床在一次行程中只完成一 个冲压工序。如冲孔或落料
冲床在一次行程中在不同的 工位同时完成两个以上的冲 压工序。
冲床在一次行程中在同一工 位同时完成两个以上的冲压 工序。
5-4
冲压 方法 对结 构工 艺性 的要 求
序
拉深
多次拉深
控制拉深系数m
m = d/D ≥（0.5-0.8） 例 D=100； d=20；h=42 1. d1=55，m=55/100=0.55 2. d2=32，m= 32/55=0.58 3. d3=20，m= 20/32=0.628 由拉深系数反推每次拉深的直径
变形工序
5-2 变 形 工 序
序 要合理
冲裁模设计
z/2
分离工序
冲裁
5-1
分 离 工 序
凸凹 尺寸
落料： D凹 = d落
冲孔： D凸 = d孔
模刃口 要正确
D凸= D凹 - Z
D凹 = D凸 + Z
冲裁模设计
机械制造基础课件—第三章压力加工
多晶体金属的塑性变形抗力总是高于单晶体。 晶粒越细小，变形抗力越大，但能提高金属的 塑性。
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
20
3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
21
3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
30
3. 模锻件的结构工艺性
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
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3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
21
3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
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3. 模锻件的结构工艺性
材料成形技术课件3金属压力加工
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。
第二十页，共78页。
• 7．冷变形不仅能改变金属的形状，而且还能强化金属，使其强度、硬度 升高。冷变形也可以使工件获得较高的精度(jīnɡ dù)和表面质量。
• 铅 T再 =0.4T熔点（K) (327+273) ×0.4 =600×0.4 = 240（-33℃） • 所以铅在室温（20℃）进行(jìnxíng)变形为热变形
• 2．圆钢拔长前直径为φ100mm，拔长后为φ50mm，试计算锻造 比y。
• y=F0/F=(100/50)2=4
第二十三页，共78页。
第三章 锻造(duànzào)方法
• §3-1 自由锻 • 自由锻 利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯
• 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新的热处理加以消除。
• 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化的现象。 产生(chǎnshēng)该缺陷后，性能极脆，并不能挽 救，只能报废。
• 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加 工难于进行。
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只有经过 锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
第十三页，共78页。
合理(hélǐ)利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向 重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直(chuízhí)，3、 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
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。
第二十页，共78页。
• 7．冷变形不仅能改变金属的形状，而且还能强化金属，使其强度、硬度 升高。冷变形也可以使工件获得较高的精度(jīnɡ dù)和表面质量。
• 铅 T再 =0.4T熔点（K) (327+273) ×0.4 =600×0.4 = 240（-33℃） • 所以铅在室温（20℃）进行(jìnxíng)变形为热变形
• 2．圆钢拔长前直径为φ100mm，拔长后为φ50mm，试计算锻造 比y。
• y=F0/F=(100/50)2=4
第二十三页，共78页。
第三章 锻造(duànzào)方法
• §3-1 自由锻 • 自由锻 利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯
• 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新的热处理加以消除。
• 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化的现象。 产生(chǎnshēng)该缺陷后，性能极脆，并不能挽 救，只能报废。
• 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加 工难于进行。
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只有经过 锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
第十三页，共78页。
合理(hélǐ)利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向 重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直(chuízhí)，3、 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
第3章 金属材料的塑性成形——压力加工
可锻性的优劣一般常用金属的塑性和变形抗力两个 指标来综合衡量。
其优劣主要取决于金属本身和变形时的外部条件。
影响可锻性的因素
(1) 金属的成分：纯金属好于合金，fcc好于bcc好 于hcp，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于 高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏
(2) 金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析或有 共晶莱氏体组织使可锻性变差
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAE/CAM技术等。
3、研究与开发柔性成形技术、增量成形技术、净成形技 术、近净成形技术、复合成形技术等。
4、研究与开发使环境净化的加工技术，如低噪音、小/ 无震动、节省能源、资源或再利用的加工技术。
§3.2 金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性/可锻性(Forgeability) ： 用来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，是金属重要的工艺性能之一；
(3) 加工条件 1) 变形温度：一般变形温度的升高，可提高金 属的可锻性；但注意过热、过烧问题
不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、 钼合金、镁合金)；Ⅱ—纯金属及 单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁 合金、钨合含、钛合金)；Ⅲ—具 有不溶解组分的合金(高硫钢，含 硒不锈钢)；Ⅳ—具有可溶组分的 合金(含氧化物的钼合金，含可溶 性碳化物和氮化物的不锈钢)； Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合 金(高铬不锈钢)；Ⅵ—加热时形成 低熔点第2相的合金(含硫的铁、含 锌的镁合金)；Ⅶ—冷却时形成有 塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢 、-钛合金和钛合金)；Ⅷ—冷 却时形成脆性第2相的合金(高温合
可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。
其优劣主要取决于金属本身和变形时的外部条件。
影响可锻性的因素
(1) 金属的成分：纯金属好于合金，fcc好于bcc好 于hcp，低碳钢优于高碳钢，低碳低合金钢优于 高碳高合金钢；有害杂质元素一般使可锻性变坏
(2) 金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析或有 共晶莱氏体组织使可锻性变差
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAE/CAM技术等。
3、研究与开发柔性成形技术、增量成形技术、净成形技 术、近净成形技术、复合成形技术等。
4、研究与开发使环境净化的加工技术，如低噪音、小/ 无震动、节省能源、资源或再利用的加工技术。
§3.2 金属的塑性加工成形性
金属的塑性加工成形性/可锻性(Forgeability) ： 用来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，是金属重要的工艺性能之一；
(3) 加工条件 1) 变形温度：一般变形温度的升高，可提高金 属的可锻性；但注意过热、过烧问题
不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、 钼合金、镁合金)；Ⅱ—纯金属及 单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁 合金、钨合含、钛合金)；Ⅲ—具 有不溶解组分的合金(高硫钢，含 硒不锈钢)；Ⅳ—具有可溶组分的 合金(含氧化物的钼合金，含可溶 性碳化物和氮化物的不锈钢)； Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合 金(高铬不锈钢)；Ⅵ—加热时形成 低熔点第2相的合金(含硫的铁、含 锌的镁合金)；Ⅶ—冷却时形成有 塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢 、-钛合金和钛合金)；Ⅷ—冷 却时形成脆性第2相的合金(高温合
可显著减小总变形力，用小设备加工大零件。
机械制造基础第三章课件 压力加工
直轴或阶梯轴，如传动轴、轧辊、立柱、拉杆等；也 可以是矩形、方形、工字形或其他截面的杆件，如连 杆、摇杆、杠杆等。
图 轴杆类锻件锻造过程 （1）下料 （2）拔长 （3）镦出法兰 （4）拔出锻件
（3）筒类零件
（4）环类零件
（5）曲轴类零件
锻造工序：拔长（或镦粗及拔长），错移，锻台阶，扭转
（6）弯曲类零件
4
锻压应用：
轧制、挤压、拉拔 —— 金属型材、板材、钢材、 线材等； 自由锻、模锻 —— 承受重载的机械零件，如机 器主轴、重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；
板料冲压 —— 汽车制造、电器、仪表及日用品。
3.1 金属塑性成型的理论基础
3.1.1 金属的塑性变形的实质 3.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 3.1.3 金属的锻造性能
3 金属塑性成型
1.定义：利用金属在外力作用下产生的塑性变 形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能 的原材料、毛坯或零件的生产方法。 2.常用加工方法： 轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板 料冲压
3 特点:
1.
2. 3. 4.
组织致密，机械性能好； 金属浪费小； 生产率高； 对材料有所限制，适用于塑性好的材料。
(3) 应力状态
三向应力状态，压应力数目越多，材料塑性好，变形 过程不容易开裂，但变形抗力增加，如塑性差选择挤 压金属。 拉应力数目越多，金属滑移变形容易，变形抗力小， 但内部缺陷扩大容易失去塑性断裂。如塑性好选择拉 拔金属，减少能耗。
3.2锻造
1.定义：
利用冲击力或压力使金属在砥铁间或锻 模中变形，从而获得所需形状和尺寸锻件的加工 方法。 2.方法： 自由锻
2.加工硬化:随变形程度的增大,金属的强度和硬 度上升,塑性和韧性下降的现象. 意义: 可提高金属的强度和硬度
图 轴杆类锻件锻造过程 （1）下料 （2）拔长 （3）镦出法兰 （4）拔出锻件
（3）筒类零件
（4）环类零件
（5）曲轴类零件
锻造工序：拔长（或镦粗及拔长），错移，锻台阶，扭转
（6）弯曲类零件
4
锻压应用：
轧制、挤压、拉拔 —— 金属型材、板材、钢材、 线材等； 自由锻、模锻 —— 承受重载的机械零件，如机 器主轴、重要齿轮、连杆、炮管、枪管等；
板料冲压 —— 汽车制造、电器、仪表及日用品。
3.1 金属塑性成型的理论基础
3.1.1 金属的塑性变形的实质 3.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 3.1.3 金属的锻造性能
3 金属塑性成型
1.定义：利用金属在外力作用下产生的塑性变 形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能 的原材料、毛坯或零件的生产方法。 2.常用加工方法： 轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板 料冲压
3 特点:
1.
2. 3. 4.
组织致密，机械性能好； 金属浪费小； 生产率高； 对材料有所限制，适用于塑性好的材料。
(3) 应力状态
三向应力状态，压应力数目越多，材料塑性好，变形 过程不容易开裂，但变形抗力增加，如塑性差选择挤 压金属。 拉应力数目越多，金属滑移变形容易，变形抗力小， 但内部缺陷扩大容易失去塑性断裂。如塑性好选择拉 拔金属，减少能耗。
3.2锻造
1.定义：
利用冲击力或压力使金属在砥铁间或锻 模中变形，从而获得所需形状和尺寸锻件的加工 方法。 2.方法： 自由锻
2.加工硬化:随变形程度的增大,金属的强度和硬 度上升,塑性和韧性下降的现象. 意义: 可提高金属的强度和硬度
金属压力加工ppt课件
此外还有成型模镗，镦粗台，
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
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冷变形：又叫冷成形过程，是指金属在进行塑性变形时的温
度低于该金属的再结晶温度
特点：金属变形后具有加工硬化现象，即金属的强度、硬度升
高，但塑性及韧度下降。冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质 量好。
加工硬化是强化金属的重要方法之一
加工硬化的利：
提高强度 使变形均匀 提高安全性
利用缺陷实现金属强化的重要方法之一， 尤其是对不能热处理强化的金属材料。
加工硬化的弊：进一步塑性变形困难。
4. 消除加工硬化的工艺方法：回复与再结晶
回复：加热温度较低，变形金属中的一些点缺陷和位错在某
些晶内发生迁移变化，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力 大大减小的现象，称为回复。
离或变形的压力加工方法。
冲压
3.2 金属材料的塑性成型基础
一.金属塑性变形的实质
塑性成型：在外力作用下金属材料通过塑性变形，获得具
有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。
１.单晶体的塑性变形
滑移：单晶体中最主要的一种塑性变形方式。所谓滑移是晶
体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的滑动。
特点：滑移只能在切应力的作用下发生；
滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。
单晶体试样拉伸变形的示意图
晶体中通过位错运动而造成滑移的示意图
位错：即原子的局部不规则排列；即晶体中已滑移部分与 未滑移部分的分界线。
是晶体中典型的线缺陷
２.多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形：即每个晶粒的塑性变形仍以滑移或孪生
3.1 压力加工成型方法
一、型材生产方法 型材（extrudate）：铁或钢以及具有一定强 度和韧性的材料（如塑料、铝、玻璃纤维等） 通过轧制，挤出，等工艺制成的具有一定几何 形状的物体。
其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆 钢等
一、型材生产方法
1. 轧制生产 借助于坯料与轧辊之间的摩擦力，使金属坯料连续地通过
（a）拉拔示意图 （b）部分拉拔产品截面形状
二、机械零件的毛坯及产品生产
1. 锻造
概念：在加压设备及模具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或
全部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法，按所用的设备和工模具不同，可分为自由锻造和模 型锻造两类。
2. 冲压
概念：将金属板料放在冲模之间，使其受冲压力作用产生分
3. 加工硬化
概念：金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬
度显著提高, 塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化, 也叫 形变强化。
产生原因： 金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的
交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性 变形抗力提高。
滑移面上产生许多晶格方向混乱的细小碎晶，它们的晶界 是严重的晶格畸变区，增加了滑移阻力，加大了内应力。
两个旋转方向相反的轧辊的空隙而受压变形的加工方法。
轧制示意图 1-轧辊、2-轧件
轧制型材
轧制产品形状
主要用于生产各种规格的钢板、型钢和钢管等钢材
2. 挤压生产
将金属坯料放入挤压模内，使其受压被挤出模孔而变形的加 工方法。
(a)挤压示意图；(b)部分挤压产品截面图
冷挤压产品
单螺杆挤压机
3. 拉拔生产 将金属条料或棒料拉过拉拔的模孔而变形的压力加工方法。
方式进行。其变形过程比单晶体复杂得多。 具有较大的变形抗力 总是一批一批晶粒逐步发展的，从少量晶体开始逐步扩大到
大晶粒发生滑移，从不均匀变形逐步发展到较均匀变形。
多晶体的晶间变形情况
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 组织变化 （a）晶粒沿变形方向拉长，宏观：金属外形压扁或拉长；微观： 晶粒破碎、拉长。 （b）产生形变织构 （c）晶体缺陷大量增加，空位浓度增加。位错密度增加。
特点： 使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。 消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、
硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。
回复处理:低温退火或去应力退火。
纯金属的回复温度： T回 =（0.25~0.3）T熔 T回：金属回复的绝对温度（K）； T熔：金属熔点的绝对温度（K）
等轴晶粒
拉长晶粒
2、性能变化
（a）机械性能 金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升
高，而塑性、韧性下降的现象——冷变形强化
（b）物理、化学性能的变化，物理性能：电磁性下降；电阻 升高；导磁率下降等。化学性能：耐腐蚀性下降。
（c）内应力，经过塑性变形，外力对金属所作的功90％以上 在变形过程中变为热量消耗了，使金属温度升高。<10％的功 转化为内应力残留在金属中，使金属内能升高。
再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动
能力，有可能在破碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破 碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过 程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变， 故称为“再结晶”。
特点： 再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。 完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。
轧制
上砧铁 坯料 下砧铁 自由锻
模锻
拉拔 冲压
压力加工产品
金属棒材
齿轮
某东风汽车大梁
压力加工的特点：
（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能
（2）具有较高的劳动生产率 （3）节约金属材料 （4）适用范围广
压力加工可生产出各种不同截面的型材和各种机器零件的毛 坯或成品。它在机械、电力、交通、航空、国防等工业部门以至 生活用品的生产中占用重要的地位。
第三章 压力加工成型技术
本章主要内容
► 压力加工成型方法 ► 金属材料的塑性成型基础 ► 锻造 ► 冲压
压力加工
塑性成形（plasticity forming） —— 在外力作用下，金属发生塑性变形，
从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性 能的工件的生产方法，又叫塑性加工或压力加 工。
常见的塑性成形方法： 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。
晶粒长大：
如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性 明显下降。
T再=0.4T熔 T再：金属再结晶的绝对温度（K）
保持加工硬化，消 除内应力。如冷卷弹簧 进行去应力速度取决于加 热温度和变形程度。
再结晶是一个形核、 长大过程。
5.冷变形和热变形
度低于该金属的再结晶温度
特点：金属变形后具有加工硬化现象，即金属的强度、硬度升
高，但塑性及韧度下降。冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质 量好。
加工硬化是强化金属的重要方法之一
加工硬化的利：
提高强度 使变形均匀 提高安全性
利用缺陷实现金属强化的重要方法之一， 尤其是对不能热处理强化的金属材料。
加工硬化的弊：进一步塑性变形困难。
4. 消除加工硬化的工艺方法：回复与再结晶
回复：加热温度较低，变形金属中的一些点缺陷和位错在某
些晶内发生迁移变化，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力 大大减小的现象，称为回复。
离或变形的压力加工方法。
冲压
3.2 金属材料的塑性成型基础
一.金属塑性变形的实质
塑性成型：在外力作用下金属材料通过塑性变形，获得具
有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。
１.单晶体的塑性变形
滑移：单晶体中最主要的一种塑性变形方式。所谓滑移是晶
体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的滑动。
特点：滑移只能在切应力的作用下发生；
滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。
单晶体试样拉伸变形的示意图
晶体中通过位错运动而造成滑移的示意图
位错：即原子的局部不规则排列；即晶体中已滑移部分与 未滑移部分的分界线。
是晶体中典型的线缺陷
２.多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形：即每个晶粒的塑性变形仍以滑移或孪生
3.1 压力加工成型方法
一、型材生产方法 型材（extrudate）：铁或钢以及具有一定强 度和韧性的材料（如塑料、铝、玻璃纤维等） 通过轧制，挤出，等工艺制成的具有一定几何 形状的物体。
其断面形状又可分为工字钢、槽钢、角钢、圆 钢等
一、型材生产方法
1. 轧制生产 借助于坯料与轧辊之间的摩擦力，使金属坯料连续地通过
（a）拉拔示意图 （b）部分拉拔产品截面形状
二、机械零件的毛坯及产品生产
1. 锻造
概念：在加压设备及模具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或
全部的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法，按所用的设备和工模具不同，可分为自由锻造和模 型锻造两类。
2. 冲压
概念：将金属板料放在冲模之间，使其受冲压力作用产生分
3. 加工硬化
概念：金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬
度显著提高, 塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化, 也叫 形变强化。
产生原因： 金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的
交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性 变形抗力提高。
滑移面上产生许多晶格方向混乱的细小碎晶，它们的晶界 是严重的晶格畸变区，增加了滑移阻力，加大了内应力。
两个旋转方向相反的轧辊的空隙而受压变形的加工方法。
轧制示意图 1-轧辊、2-轧件
轧制型材
轧制产品形状
主要用于生产各种规格的钢板、型钢和钢管等钢材
2. 挤压生产
将金属坯料放入挤压模内，使其受压被挤出模孔而变形的加 工方法。
(a)挤压示意图；(b)部分挤压产品截面图
冷挤压产品
单螺杆挤压机
3. 拉拔生产 将金属条料或棒料拉过拉拔的模孔而变形的压力加工方法。
方式进行。其变形过程比单晶体复杂得多。 具有较大的变形抗力 总是一批一批晶粒逐步发展的，从少量晶体开始逐步扩大到
大晶粒发生滑移，从不均匀变形逐步发展到较均匀变形。
多晶体的晶间变形情况
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 组织变化 （a）晶粒沿变形方向拉长，宏观：金属外形压扁或拉长；微观： 晶粒破碎、拉长。 （b）产生形变织构 （c）晶体缺陷大量增加，空位浓度增加。位错密度增加。
特点： 使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。 消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、
硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。
回复处理:低温退火或去应力退火。
纯金属的回复温度： T回 =（0.25~0.3）T熔 T回：金属回复的绝对温度（K）； T熔：金属熔点的绝对温度（K）
等轴晶粒
拉长晶粒
2、性能变化
（a）机械性能 金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升
高，而塑性、韧性下降的现象——冷变形强化
（b）物理、化学性能的变化，物理性能：电磁性下降；电阻 升高；导磁率下降等。化学性能：耐腐蚀性下降。
（c）内应力，经过塑性变形，外力对金属所作的功90％以上 在变形过程中变为热量消耗了，使金属温度升高。<10％的功 转化为内应力残留在金属中，使金属内能升高。
再结晶：变形金属加热到较高温度时，原子具有较强的活动
能力，有可能在破碎的亚晶界处重新形核和长大，使原来破 碎拉长的晶粒变成新的、内部缺陷较少的等轴晶粒。这一过 程，使晶粒的外形发生了变化，而晶格的类型无任何改变， 故称为“再结晶”。
特点： 再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。 完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。
轧制
上砧铁 坯料 下砧铁 自由锻
模锻
拉拔 冲压
压力加工产品
金属棒材
齿轮
某东风汽车大梁
压力加工的特点：
（1）改善金属的内部组织，提高金属的力学性能
（2）具有较高的劳动生产率 （3）节约金属材料 （4）适用范围广
压力加工可生产出各种不同截面的型材和各种机器零件的毛 坯或成品。它在机械、电力、交通、航空、国防等工业部门以至 生活用品的生产中占用重要的地位。
第三章 压力加工成型技术
本章主要内容
► 压力加工成型方法 ► 金属材料的塑性成型基础 ► 锻造 ► 冲压
压力加工
塑性成形（plasticity forming） —— 在外力作用下，金属发生塑性变形，
从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性 能的工件的生产方法，又叫塑性加工或压力加 工。
常见的塑性成形方法： 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。
晶粒长大：
如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性 明显下降。
T再=0.4T熔 T再：金属再结晶的绝对温度（K）
保持加工硬化，消 除内应力。如冷卷弹簧 进行去应力速度取决于加 热温度和变形程度。
再结晶是一个形核、 长大过程。
5.冷变形和热变形