4 塑性成型
塑性成形
1. 晶内塑性变形 – 滑移变形 Sliding Deformation：在切应力作用
下，晶体一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑 移方向）相对于另一部分产生滑动的变形方式称为 滑移。 – 孪生变形 Twinning Deformation：在切应力 作用下，晶体一部分相对于其余部分沿一定晶面及 晶向产生一定角度切变引起变形
四、塑性成形基本规律
1. 体积不变定律 Volume Constance 金属塑性变形前后的体积相等，即体积为 常数，也称为不可压缩定律。
2. 临界切应力定律 Critical Shear Stress
晶体滑移的驱动力是外 力在滑移系上的分切 应力。只有当滑移系 上分切应力(τ )达到 一定值时，则该滑移 系才能开动。
变形温度的影响 变形速率的影响
1、金属随变形温度的升高，塑性升高、 变形抗力降低。但是，随加热温度的 升高，也会产生相应的缺陷，如产生 氧化、脱碳、过热和过烧等。
2、除采用高能高速锤外，一般压力加 工方法中，随着变形速度的增加，金 属的塑性下降、变形抗力增加。
作业: 1、锻造流线的存在对金属机 械性能有何影响？在零件设计 中应注意那些问题？ 2、试述金属的锻造性能，影 响金属锻造性能的因素，提高 金属锻造性能的途径？
晶粒长大Grain Growth
–冷变形金属在完成再结晶后，继续升温或延长保温 时间使晶界上的弥散质点溶解，失去对晶粒长大的 阻碍作用，晶界移动的结果使一些晶粒尺寸缩小以 至于消失，另一些晶粒尺寸增大，形成粗大晶粒， 导致力学性能恶化。
动态回复和动态再结晶
Dynamic Recovery and Dynamic Recrystallization –在塑性变形过程中发生的，而不是在变形停止后发 生的回复或再结晶 –热加工：在再结晶温度以上所进行的塑性变形加工 过程。
装备制造业之塑性成形技术
装备制造业之塑性成形技术装备制造业是国民经济中的重要支柱产业之一，其发展与创新对于国家经济以及军事安全具有重要的战略意义。
而塑性成形技术是装备制造行业中的一项重要成果，在提高装备品质、降低生产成本以及提升市场竞争力等方面发挥着至关重要的作用。
塑性成形技术是指将金属等材料通过加热并施加一定的压力使其发生塑性变形，从而获得所需要的产品形状的一种制造技术。
塑性成形技术包括很多种形式，比如挤压、拉伸、冲压、滚压、压铸等，不同的成形方式可以适用于不同材料的制造，同时也会对产品的性能产生不同的影响。
塑性成形技术的应用范围非常广泛，可以在航空、汽车、机械、能源、建筑等多个领域中得到应用。
比如在航空航天领域中，许多零部件使用的铝合金、钛合金等材料就是通过塑性成形技术加工而成。
在汽车制造中，钣金冲压技术、汽车车轮轧辊技术等都是塑性成形技术的应用，让汽车生产更快、更便宜、更环保。
在机械制造领域中，CNC数控机床等设备也是利用塑性成形技术来制造的。
塑性成形技术的好处是显而易见的。
首先，采用塑性成形技术可以大幅度降低材料的浪费，保证物料的利用率。
其次，成形的过程中可以大大提高材料的强度、硬度和韧性等性能，使其具有更优异的物理性能。
最后，采用塑性成形技术可以大幅度节省制造成本，提高制造效率，节约人力资源。
然而，塑性成形技术也有其自身的难点和挑战。
首先，在材料的选择、加工方法的确定、生产设备的运行等方面都需要高度的技巧和经验。
其次，在实际应用中还需要充分考虑诸如材料的质量稳定性、生产成本等问题。
因此，塑性成形技术的应用需要专业技术人员在其运用前对其加工原理、机械构造和效果等进行充分的研究和了解。
总之，塑性成形技术在装备制造行业中占据着重要的位置。
它不仅可以使装备产品的品质得到大幅提升，而且还能够提高生产效率、降低生产成本、实现资源的实际应用。
在这个全球化的时代，如何不断创新、精益求精，才能在激烈的国际市场中占据一席之地。
塑性成形技术不仅是一种装备制造技术，更是一种精神和实践。
塑性成形的特点与基本生产方式
（二）.锤上模锻
（1）锤上模锻设备：锤上模锻所用设备有蒸 汽—空气锤、高速锤等。 （2）锻模结构：锤上模锻所用的锻模都由上模 和下模组成。如图所示。
（2）锻模结构
1-锤头 2-上模 3-飞边槽 4-下模 5-模垫 6、7、10-紧固楔铁 8-分模面 9-模膛
（3）模膛分类
模膛
模锻模膛 制坯模膛
抗力 塑性 变形抗力曲线
塑变化曲线
a
变形速度
变形速度对塑性及变形抗力的影响示意图
（3）应力状态： 压应力数目多，塑性好
挤压时金属应力状态
拉拔时金属应力状态
3.1 塑性成形方法
3.1.1 锻造 一、自由锻 play
利用冲击力或压力使金属在上下两个砥铁之间产生变 形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。
（四） 选择锻造设备 （五） 确定锻造温度范围和加热火次 （六） 热处理及锻件后续热处理 （七） 编写工艺卡片 （八） 估算锻件价格及成本
3.2.2模锻工艺规程制订
（一） 根据零件图绘制锻件图
（1）确定分模面(分型面) 分模面：上下锻模在模锻件上的分界面。
①分模面应选在锻件的最大截面处； ②分模面的选择应使模膛浅而对称； ③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少； ④分模面应最好是平直面。
3.1.2 板料冲压
概述 1、概念
板料冲压是利用装在冲床上的设备（冲模）使板 料产生分离或变形的一种塑性成形方法。它主要用 于加工板料（10mm以下，包括金属及非金属板料） 类零件,故称为板料冲压。
2.设备 play
冲压常用的设备有剪床和冲床等。
剪床
冲床
冲压设备
3.板料冲压的特点
① 生产率高（靠模具设备成形，操作简便，易实现“两化”） ② 可成形复杂形状的制件, 而且废料少，材料利用率高 ③ 制件尺寸精度高、表面质量好、互换性好,不需机加工 ④ 制件强度高、刚性好、重量轻 ⑤ 加工成本低 ⑥ 冲模制造复杂，成本高
塑性成形原理知识点总结
塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。
外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。
2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。
材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。
3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。
应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。
二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。
不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。
2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。
横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。
3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。
随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。
三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。
材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。
2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。
这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。
3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。
局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。
四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。
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。
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。
塑性成形工艺技术
塑性成形工艺技术塑性成形工艺技术是一种利用热塑性材料在加热软化状态下，通过模具施加一定的力量，在特定的温度和压力条件下，使材料变形成为所需形状的一种工艺技术。
塑性成形工艺技术广泛应用于制造业领域中，如汽车制造、电器制造、日用品制造等。
塑性成形工艺技术的主要流程包括原料选择、加热、成形和冷却等几个步骤。
首先，需要选择适合的热塑性材料作为原料，这些材料具有良好的可塑性和可加工性。
接下来，通过加热使得材料软化，并将其放置在模具中。
在施加一定的压力下，材料逐渐变形成为所需的形状。
最后，冷却过程会使得材料固化并保持所需形状。
塑性成形工艺技术的主要优点是可以制造出复杂的形状和细节，且成本较低。
相对于其他成形工艺，塑性成形工艺技术不需要使用复杂的模具，并且可以一次性制造出整个产品，节省了制造和加工的时间和成本。
此外，塑性成形工艺技术还可以在材料中添加颜色、纹路等特殊效果，使得产品更加美观。
塑性成形工艺技术的应用非常广泛。
在汽车制造中，塑性成形工艺技术可以用于制造车身覆盖件、内饰件等。
在电器制造中，可以用于制造外壳、面板等部件。
在日用品制造中，常常使用塑性成形工艺技术制造塑料杯、碗、筷子等。
当然，塑性成形工艺技术也存在一些限制。
首先，只能使用热塑性材料进行成形，热固性材料无法应用该工艺。
其次，对于一些较大尺寸的产品，可能需要较大的设备和工艺，并且成形过程可能需要较长的时间。
此外，塑性成形工艺技术中还可能出现一些质量问题，如表面缺陷、壁厚不均等。
总结来说，塑性成形工艺技术是一种应用广泛、效率高且成本低的制造工艺。
它不仅可以制造出复杂的形状和细节，还可以满足产品的外观要求。
随着技术的不断进步，塑性成形工艺技术将会在制造业中发挥越来越重要的作用。
塑性成形原理的应用
塑性成形原理的应用1. 引言塑性成形是一种广泛应用于工程领域的加工方法，通过对金属等材料进行压力或应变的加工，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
本文将介绍塑性成形原理的应用领域和相关的工艺技术。
2. 塑性成形原理及分类塑性成形是利用材料的塑性变形性质，通过施加外力，使材料产生塑性变形，最终得到所需形状的加工方法。
常见的塑性成形方法包括锻造、拉伸、压力成形、挤压等。
2.1 锻造锻造是利用金属材料的塑性变形特性，通过施加巨大的压力将材料塑性变形成所需形状的一种成形方法。
锻造被广泛应用于制造汽车零部件、航空航天部件等领域。
2.2 拉伸拉伸是利用外力使金属材料发生塑性变形，逐渐延长材料的长度，从而得到所需形状的一种加工方法。
拉伸被广泛应用于制造金属管材、绳索等产品。
2.3 压力成形压力成形是利用外力使金属材料在模具中受到均匀的压力，从而塑性变形成所需形状的一种成形方法。
压力成形常用于制造汽车车身、家电外壳等产品。
2.4 挤压挤压是将金属材料放置在挤压机中，在受到挤压头的作用下，使材料逐渐通过模具产生塑性变形，最终得到所需形状的一种成形方法。
挤压被广泛应用于制造铝合金型材、塑料管材等产品。
3. 塑性成形的应用领域塑性成形在各个工程领域都有广泛的应用，以下列举了几个典型的应用领域。
3.1 汽车制造汽车制造是塑性成形的重要应用领域之一。
例如，汽车车身的制造过程中，采用压力成形和挤压工艺，将金属材料塑性变形成所需的车身零部件。
3.2 航空航天航空航天行业对材料的性能要求极高，因此塑性成形在航空航天领域的应用十分广泛。
例如，飞机的机身、结构件等都需要通过压力成形和锻造等工艺进行加工。
3.3 家电制造在家电制造领域，塑性成形被广泛应用于制造家电外壳。
例如，冰箱、洗衣机等家电产品的外壳都是通过压力成形或拉伸等工艺进行制造的。
3.4 金属制品金属制品制造领域是塑性成形的重要应用领域之一。
例如，金属管材的制造过程中，常采用挤压工艺，将金属材料产生塑性变形成所需形状的管材。
第3章 塑性成形
a) 模锻钩
b)切削加工钩
图 3-8 拖钩的纤维流线
第3章 塑性成形
3.1.3 锻造比与锻造流线
锻造流线使金属的力学性能表现为各向异性，锻 件在纵向 (平行于纤维方向 )上的塑性和韧性增加，而 在横向 (垂直于纤维方向)上则下降。 杂质分布的流线化程度与锻造比有关，流线化程 度越高，这种差别越明显。 锻造比： 在锻造中生产中常用锻造比表示变形的程度，通 常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示锻造 比。
第3章 塑性成形
3.1.1 塑性成形的实质
双晶面
a) 变形前
b) 变形后
图3-3 晶体的双晶
双晶一般发生在晶体内滑移系少的金属中，具有六方 晶格的金属产生双晶变形的倾向较大。 增加变形速度会促使双晶的发生。在冲击力的作用下 容易产生双晶。
第3章 塑性成形
3.1.1 塑性成形的实质
2. 多晶体的塑性变形 多晶体 :是由大量的大小、形状、晶格排列位向各 不相同的晶粒所组成。
第3章 塑性成形
3.1.2 冷变形强化与再结晶
在再结晶温度以上的变形叫热变形。 再结晶温度为
其再结晶速度大于变形强化速度则变形产生的强化会随时 因再结晶软化而消除，变形后金属具有再结晶组织，从而消除 T再 =0.4T熔 冷变形强化痕迹。 在热变形过程中金属始终保持低的塑性变形抗力和良好的 塑性，可以加工尺寸较大或形状较复杂的工件，塑性加工生产 多采用热变形来进行。
第3章 塑性成形
3.1.3 锻造比与锻造流线
2
2 1 1
a) 棒料切削成形
b) 扁钢经切削成形 1、2 — 轮齿
c) 棒料镦粗后切削成形 d) 热轧成形
图3-9 不同成形工艺齿轮的流线分布
图3-9a)是用棒料直接切削成形的齿轮，齿根处的切应力平行于流 线方向，强度最差，寿命最短；
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。
塑性成形名词解释
塑性成形名词解释•塑性：在外力作用下使固体材料发生永久性变形而不破坏其完整性的能力，称为塑性。
•滑移：滑移是指晶体（单晶体或构成多晶体的一个晶粒）在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切边。
•孪生：孪生是晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面（称为孪生面）和一定晶向（称为孪生方向）发生均匀切变。
•回复：回复是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
•再结晶：冷变形后的金属在加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶。
•加工硬化：金属在冷变形过程中，随变形程度的增加，强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化。
•热（塑性）成形：在再结晶温度以上进行的塑性变形，称为热塑性变形。
•最大切应力：三个主切应力中绝对值最大的一个，也就是一点所有方位切面上切应力最大的，叫做最大切应力。
•最大切应变：三对主切应变中，绝对值最大的主切应变称为最大切应变。
•应力球张量：不能使物体产生形状变化，只能使物体产生体积变化，任何方向都是主方向且主方向相同无切应力。
•应变球张量：表示变形单元体体积的变化。
•应力偏张量：只能使物体产生形状变化，而不能使物体产生体积变化，为原应力张量分解出球张量后得到的，存在三个不变量J1′,J2′,J3′。
•应变偏张量：表示变形单元体形状的变化；塑性变形时，根据体积不变假设，即εm=0，故此时应变偏张量即为应变张量。
•平面应力：变形体内与某方向与某方向垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关，则这种应力状态即为平面应力状态。
•平面应变：如果物体内所有质点都在同一坐标平面内发生变形，而在该平面的法线方向没有变形，这种变形称为平面变形或平面应变。
塑性成形原理
塑性成形原理塑性成形是指通过外力作用下，金属材料经过塑性变形，改变其外形和尺寸的加工方法。
在工程制造中，塑性成形是一种常用的加工工艺，可以用于生产各种各样的零部件和产品。
塑性成形原理是塑性加工的基础，了解和掌握塑性成形原理对于工程技术人员来说至关重要。
首先，塑性成形原理的基础是金属材料的塑性变形特性。
金属材料在外力作用下会发生塑性变形，这是因为金属材料的内部结构存在晶粒和晶界，晶粒内部存在位错。
当外力作用到金属材料上时，位错会发生滑移和交错，从而引起晶粒的形变，最终导致金属材料整体的塑性变形。
因此，了解金属材料的晶体结构和塑性变形机制是理解塑性成形原理的关键。
其次，塑性成形原理涉及到金属材料的应力和应变关系。
在塑性成形过程中，金属材料会受到外力的作用，从而产生应力。
当应力超过金属材料的屈服强度时，金属材料就会发生塑性变形。
而金属材料的应变则是指金属材料在外力作用下的变形程度，通常用应变曲线来描述金属材料的应力和应变关系。
通过研究金属材料的应力和应变关系，可以确定金属材料的塑性变形特性，为塑性成形工艺的设计和优化提供依据。
另外，塑性成形原理还包括金属材料的流变行为。
金属材料在塑性成形过程中会发生流变，即金属材料的形状和尺寸会发生变化。
了解金属材料的流变行为可以帮助工程技术人员选择合适的成形工艺和工艺参数，从而实现对金属材料的精确成形。
总的来说，塑性成形原理是塑性加工的基础，它涉及金属材料的塑性变形特性、应力和应变关系以及流变行为。
掌握塑性成形原理可以帮助工程技术人员更好地理解金属材料的加工特性，指导和优化塑性成形工艺，提高产品的质量和生产效率。
因此，对于从事工程制造和金属加工的人员来说，深入学习和掌握塑性成形原理是非常重要的。
装备制造业之塑性成形技术
装备制造业之塑性成形技术在装备制造业中，塑性成形技术是一项重要的制造工艺，它通过对金属材料的塑性变形来实现对零件的成形。
塑性成形技术具有高效、精确、经济的特点，广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天等。
本文将对塑性成形技术的概念、工艺流程以及在装备制造业中的应用进行论述，并重点介绍了其在汽车制造领域中的应用。
一、塑性成形技术概述塑性成形技术是利用材料在塑性变形过程中体积不变的特性，通过外力作用将材料加工成所需形状的一种成形工艺。
它能够更好地满足装备制造业对高强度、轻质材料的需求，并能够减少加工工序和材料浪费。
塑性成形技术包括热挤压、热轧、锻造、拉伸等多种方法，每种方法都有其适用的材料和成形形式。
二、塑性成形技术的工艺流程塑性成形技术的工艺流程一般包括材料准备、装配和调整、塑性成形、材料处理和成品制备等环节。
首先，需要选择合适的材料，并对其进行加热、退火等预处理，以提高材料的可塑性。
然后在成形装置中安装和调整模具，确保其能够进行准确的成形。
接下来，将加热后的材料放入成形装置中，通过外力的作用，使其发生塑性变形，并按照设计要求形成所需的零件形状。
最后，对成形后的零件进行处理和制备，如清洗、涂层等，以保证其质量和性能的稳定。
三、塑性成形技术在装备制造业中的应用1. 汽车制造领域塑性成形技术在汽车制造领域中得到了广泛的应用。
例如，汽车车身的制造中，通过冲压工艺将钢板进行成形，制作出车身外壳等零部件。
这种工艺具有高效、精确的特点，能够满足汽车制造行业对高强度、轻质材料的需求，并能够大批量生产，提高生产效率。
2. 航空航天领域在航空航天领域，塑性成形技术被广泛应用于飞机和火箭等装备的制造过程中。
例如，利用锻造技术可以制造出高强度、耐高温的发动机零部件，以提高发动机的性能和寿命。
此外，通过冲压工艺可以制造出轻质、高强度的飞机蒙皮和结构零件等。
3. 电子设备制造领域在电子设备制造领域，塑性成形技术也有着广泛的应用。
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。
塑性成形重要知识点总结
塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。
塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。
滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。
滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。
孪生：晶体在切应力作用下，晶体一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。
张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。
晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。
变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。
这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。
动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。
主应力：切应力为0的微分面上的正应力。
主方向：主应力方向，主平面法线方向。
主应力空间：由三个主方向组成的空间主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。
主切应力平面：切应力达到极值的平面。
主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。
平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。
平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。
理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。
理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。
弹塑性硬化材料：塑性变形时，既要考虑塑性变形前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料。
刚塑性硬化材料：研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，需考虑变形过程中的加工硬化的材料。
屈服轨迹：两相应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的几何图形，一条封闭的曲线。
屈服表面：屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面。
塑性成形的特点与基本生产方式
塑性成形的特点与基本生产方式塑性成形是一种广泛应用于工程领域的加工技术，它通过对热软化塑料材料进行塑性变形，以获得各种复杂的形状和尺寸。
本文将介绍塑性成形的特点以及常见的基本生产方式。
1. 塑性成形的特点塑性成形具有以下几个特点：1.1 灵活性塑性成形可以根据需要灵活地加工出各种复杂形状的产品，例如各种外壳、管道、容器等。
通过改变模具和调整加工参数，可以满足不同产品的加工需求。
1.2 生产效率高相比于其他加工方法，塑性成形具有较高的生产效率。
一次成型可以同时加工多个产品，且生产周期较短。
同时，还可以进行自动化生产，提高生产效率。
1.3 材料利用率高塑性成形能够使材料得到充分利用。
由于材料在加工过程中可以被塑性拉伸、薄化，可以最大限度地减少材料的损耗。
1.4 加工成本低由于塑性成形生产工艺简单，设备投资与维护成本相对较低。
同时，生产过程中材料利用率高，可以降低材料成本。
2. 基本生产方式2.1 挤出成形挤出成形是最常见的塑性成形方式之一。
它通过将塑料材料加热熔融后，通过挤压机将熔融塑料挤出成型。
挤出成形常用于生产管道、板材、型材等产品。
2.2 注塑成形注塑成形是另一种常见的塑性成形方式。
它通过将塑料材料加热熔融后，将熔融塑料注入到闭合的模具中，并施加一定的压力进行冷却固化。
注塑成形适用于生产各种复杂形状的产品，如塑料零件、玩具等。
2.3 吹塑成形吹塑成形是一种特殊的塑性成形方式，常用于生产空心容器，例如瓶子、桶等。
它通过将熔融塑料放置在模具中，通过压缩空气将塑料吹膨为模具形状。
2.4 压延成形压延成形是将塑料热融化后，通过双辊或多辊挤压机将塑料挤压成特定形状和厚度的薄膜或板材。
压延成形适用于生产各种包装薄膜、塑料薄板等产品。
2.5 热压成形热压成形是将加热熔融的塑料放置于模具中，施加一定的压力进行冷却固化。
常用于生产较厚的塑料零件和产品。
总结塑性成形作为一种常见的加工技术，具有灵活性、高生产效率、材料利用率高和加工成本低的特点。
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4.2
金属的塑性成形理论基础
塑性成形性能（可锻性）
是用于衡量金属材料在塑性成形加工时获得优 质毛坯或零件的难易程度的一种工艺性能。金属的 可锻性好，表明该金属适合于塑性加工成形，可锻 性差，说明该金属不宜于选用塑性成形加工。
衡量因素——塑性指标和变形抗力（指塑性成形时
，变形金属抵抗工具的作用反力）；
塑性越高，变形抗力越低，可锻性越好。
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4.2
金属的塑性成形理论基础
影响金属塑性成形性能的因素：
内在因素、加工条件、应力状态等。 ⑴内在因素：
①化学成分—钢的含碳量越小，塑性成形性越好;钢
金属成型过程的分类：
按金属固态成形的温度，其成形过程分为两大类： ⑴冷变形过程 冷变形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。 冷变形过程的特征：变形后具有加工硬化现象，强
度、硬度升高，塑性和韧度下降.
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4.2
①变形温度
金属的塑性成形理论基础
⑵加工条件：
温度越高，塑性增加，变形抗 力降低，可锻性提高。随着温度 的升高，金属原子的活动能量增
强，原子间的结合力减弱，在外
力作用下, 易滑移变形，材料的 塑性提高而变形抗力减小。同时
，大多数钢在高温下为单相奥氏
体组织，而且变形的同时再结晶 也非常迅速。
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典 型 锻 造 设 备 及 选 取
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4.3.1 自由锻造
⑶自由锻造工序
根据工序特点和锻件形状，自由锻造工序分为基 本工序、辅助工序、精整工序三类。
基本工序：自由锻造的基本工序是使金属产生一定
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金属塑性成形的特点
⑷可获得精度较高的零件或毛坯，可实现少无切削
加工。例如精密锻造伞齿轮 , 其齿形部分精度可
不经切削加工直接使用；精锻叶片的复杂曲面可达
到只需磨削的精度。 缺点： ⑴不能加工脆性材料； ⑵难以加工形状特别复杂（特别是内腔）、体积特
别大的制品；
⑶设备、模具投资费用大。
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镦粗锻造比。镦粗坯料的原始高度 h0与直径d0之比不宜 超过2.5～3, 否则 , 镦粗时可能产生轴线弯曲。
镦粗主要用于制造高度小、截面大的工件, 如齿轮、法
兰盘等, 也可用来作为冲孔前的预备工序。
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材料工程基础
4 金属塑性成形及工艺控制
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主要内容
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节 概述
金属塑性成形过程的理论基础 塑性成形方法及其应用 塑性成形工艺设计 塑性成形工件的结构工艺性
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4.3.1 自由锻造
②拔长
使毛坯横断面积减小而长度增加的锻造工序。 主要锻造轴、杆类零件 拔长的变形程度用变形前后的断面积之比值表示, 称为 拔长锻造比 , 一般在2.5～3。
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Page 1应力状态：
三个方向中的压应力数目越多，塑性越好，变形抗力 增大；拉应力数目多，则金属的塑性就差，变形抗力降低。
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4.2
金属的塑性成形理论基础
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4.1
概述
金属塑性成形的概念
它是指在外力作用下，使金属材料产生预期
的塑性变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能
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 工和压力加工。 任何固态材料本身具有一定的形状和大小， 金属成形过程就是要改变固体原来的形状和大小
的合金元素含量越高，塑性成形性能越差. ②金属组织—单相固溶体的塑性成形性优于多相组 织，常温下，均匀细晶的塑性成形性优于粗晶组织，钢 中存在网状二次渗碳体时塑性成形性下降。
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4.2
金属的塑性成形理论基础
冷变形缺点：
①冷变形过程的加工硬化使金属的塑性变差，给进
一步塑性变形带来困难。
②对加工坯料要求其表面干净、无氧化皮、平整。
③加工硬化使金属变形处电阻升高，耐蚀性降低。
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图3.6 碳钢的锻造温度范围
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4.2
金属的塑性成形理论基础
②变形速度(单位时间内的变形程度） 一方面变形速度增大硬化速度随
之增大，塑性指标下降，变形抗力增
大，可锻性变坏； 另一方面变形速度越大，热效应
越明显，使塑性指标提高、变形抗力
下降，可锻性变好。 一般生产条件下采用较小变形速度。
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程度的塑性变形，以达到所需形状及尺寸的工艺过
程，主要有镦粗、拔长、冲孔等
①镦粗
使毛坯高度减小 , 横断面积增大的锻造工序
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4.3.1 自由锻造
镦粗的变形程度用坯料变形前后的高度比值表示，称为
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4.2
金属的塑性成形理论基础
冷变形优点：
①冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质量好。
②对于不能用热处理方法提高强度、硬度的金属 构件（特别是薄壁细长件）。 利用加工硬化来提高构件的强度、硬度不但 有效而且经济。
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，从而获得预期的形状和尺寸。
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4.1
金属塑 性成形 的主要 方法
概述
自由锻造： 将加热后的金属坯料置于上下砧铁间受冲击力或压力而变
形的加工方法,如图3.4（a）所示。
模型锻造： 将加热后的金属坯料置于具有一定形状的锻模模膛内受冲 击力或压力而变形的加工方法,如图3.4（b）所示 板料冲压： 将金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品 的加工方法，如图3.4（c）所示。
金属的塑性成形理论基础
在锻造过程中，应用最小阻力定律可以预先判 断变形金属的截面变化和提高效率。
以对角线划分的各区里的金属 质点都垂直于周边向外移动
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4.3 塑性成形方法及其应用
4.3.1 自由锻造
⑴定义：自由锻造是利用冲击力或压力使金属材料
在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从 而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件成形过程。
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4.3.1 自由锻造
工序，包括压肩、倒棱、压钳口等。
精整工序：用以减少表面缺陷的工序，包括整形、 滚圆、清除表面氧化皮等。
自 由 锻 优 点
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4.3.1 自由锻造
自 由 锻 缺 点
适用于形状简 单的单件或小批 量毛坯成形，特 别是重型、大型 锻件的生产。
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拉拔：将金属坯料拉过拉拔模孔，而使金属拔长、起断面与模孔相同的 加工方法。如图3.3所示。
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金属塑性成形的特点
优点：
⑴组织细化致密、力学性能提高； 树枝晶打碎, 使组织致密 , 强度提高。