塑性成形原理5
玻璃制造中的塑性机械成形技术
玻璃制造中的塑性机械成形技术1. 背景玻璃制造是一个历史悠久的工艺，其产品广泛应用于建筑、家具、电子、汽车等多个领域随着科技的进步和工业的发展，玻璃制造业也在不断发展和改进在玻璃制造过程中，塑性机械成形技术是一种常用的加工方法，它可以提高生产效率、降低成本，并能够生产出复杂形状的产品本文将详细介绍玻璃制造中的塑性机械成形技术，包括其原理、特点、应用以及注意事项2. 塑性机械成形技术原理塑性机械成形技术是利用机械力对玻璃进行塑性变形，以获得所需形状和尺寸的一种加工方法其主要原理是将玻璃板材固定在成形模具上，通过各种机械力（如压力、摩擦力、张力等）对玻璃进行加工，使其产生塑性变形，最终形成所需的形状和尺寸3. 塑性机械成形技术的特点塑性机械成形技术在玻璃制造中具有以下特点：1.高效性：塑性机械成形技术可以在较短的时间内完成玻璃的加工，提高生产效率2.经济性：通过塑性机械成形技术，可以减少玻璃材料的浪费，降低生产成本3.复杂性：塑性机械成形技术可以生产出复杂形状的玻璃产品，满足不同领域的需求4.精确性：通过精确的模具设计和加工，可以获得尺寸精确、表面质量好的玻璃产品5.灵活性：塑性机械成形技术可以根据需要设计和更换模具，适应不同产品的生产4. 塑性机械成形技术的应用塑性机械成形技术在玻璃制造中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1.建筑玻璃：如平板玻璃、弯曲玻璃、玻璃幕墙等2.家具玻璃：如玻璃桌面、玻璃门等3.电子玻璃：如手机屏幕、平板电脑屏幕等4.汽车玻璃：如汽车挡风玻璃、侧窗玻璃等5.其他特殊用途玻璃：如太阳能玻璃、光学玻璃等5. 注意事项在采用塑性机械成形技术进行玻璃制造时，需要注意以下几点：1.模具设计：模具的设计应根据产品的形状和尺寸要求进行，同时要考虑玻璃的塑性变形特性和成形工艺参数2.材料选择：选择合适的玻璃材料对于塑性成形非常重要，不同材料的塑性变形行为和成形性能有所差异3.成形工艺参数：如压力、温度、成形速度等，需要根据玻璃材料和模具设计进行合理设置，以获得最佳的成形效果4.安全操作：在成形过程中，操作人员应遵守安全规程，确保设备和人员的安全5.质量控制：对成形后的玻璃产品进行质量检查，确保其满足规定的形状、尺寸和表面质量要求6. 结论塑性机械成形技术在玻璃制造中具有重要的应用价值，可以提高生产效率、降低成本，并能够生产出复杂形状的产品通过对塑性机械成形技术的原理、特点、应用和注意事项的了解和掌握，可以更好地应用于玻璃制造领域，推动玻璃工业的发展玻璃制造中的冷成型技术1. 背景玻璃制造是一种历史悠久的工艺，其产品广泛应用于建筑、家具、电子、汽车等多个领域随着科技的进步和工业的发展，玻璃制造业也在不断发展和改进在玻璃制造过程中，冷成型技术是一种常用的加工方法，它可以提高生产效率、降低成本，并能够生产出复杂形状的产品本文将详细介绍玻璃制造中的冷成型技术，包括其原理、特点、应用以及注意事项2. 冷成型技术原理冷成型技术，又称为冷加工或冷成形，是指在室温条件下，通过各种机械力对玻璃进行塑性变形，以获得所需形状和尺寸的一种加工方法其主要原理是将玻璃板材固定在成形模具上，通过压力、摩擦力、张力等机械力对玻璃进行加工，使其产生塑性变形，最终形成所需的形状和尺寸3. 冷成型技术的特点冷成型技术在玻璃制造中具有以下特点：1.高效性：冷成型技术可以在较短的时间内完成玻璃的加工，提高生产效率2.经济性：通过冷成型技术，可以减少玻璃材料的浪费，降低生产成本3.复杂性：冷成型技术可以生产出复杂形状的玻璃产品，满足不同领域的需求4.精确性：通过精确的模具设计和加工，可以获得尺寸精确、表面质量好的玻璃产品5.灵活性：冷成型技术可以根据需要设计和更换模具，适应不同产品的生产4. 冷成型技术的应用冷成型技术在玻璃制造中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1.建筑玻璃：如平板玻璃、弯曲玻璃、玻璃幕墙等2.家具玻璃：如玻璃桌面、玻璃门等3.电子玻璃：如手机屏幕、平板电脑屏幕等4.汽车玻璃：如汽车挡风玻璃、侧窗玻璃等5.其他特殊用途玻璃：如太阳能玻璃、光学玻璃等5. 注意事项在采用冷成型技术进行玻璃制造时，需要注意以下几点：1.模具设计：模具的设计应根据产品的形状和尺寸要求进行，同时要考虑玻璃的塑性变形特性和成形工艺参数2.材料选择：选择合适的玻璃材料对于冷成型非常重要，不同材料的塑性变形行为和成形性能有所差异3.成形工艺参数：如压力、温度、成形速度等，需要根据玻璃材料和模具设计进行合理设置，以获得最佳的成形效果4.安全操作：在成形过程中，操作人员应遵守安全规程，确保设备和人员的安全5.质量控制：对冷成型后的玻璃产品进行质量检查，确保其满足规定的形状、尺寸和表面质量要求6. 结论冷成型技术在玻璃制造中具有重要的应用价值，可以提高生产效率、降低成本，并能够生产出复杂形状的产品通过对冷成型技术的原理、特点、应用和注意事项的了解和掌握，可以更好地应用于玻璃制造领域，推动玻璃工业的发展应用场合1. 建筑玻璃塑性机械成形技术在建筑玻璃制造领域的应用十分广泛其中包括：•平板玻璃：通过成形技术，可以实现玻璃的切割、边缘加工和形状定制，以满足不同建筑设计的需要•弯曲玻璃：用于制造弧形、圆形或其他复杂形状的玻璃，常见于玻璃幕墙、门窗等•玻璃幕墙：通过成形技术，可生产出尺寸精确、形状规则的玻璃板块，用于现代建筑的外墙装饰和保护2. 家具玻璃在家具行业中，塑性机械成形技术用于：•玻璃桌面：确保桌面平整、边缘光滑，提高使用安全性和耐用性•玻璃门：成形技术可以制造出各种形状和尺寸的玻璃门，增强空间的透视感和美观度3. 电子玻璃在电子产品中，塑性机械成形技术应用于：•手机屏幕：制造出强度高、抗刮的玻璃屏幕保护层•平板电脑屏幕：同样用于生产保护层，确保屏幕的耐用性4. 汽车玻璃在汽车制造业，塑性机械成形技术不可或缺：•汽车挡风玻璃：成形技术可以制造出符合汽车设计和安全标准的挡风玻璃•侧窗玻璃：包括车窗、天窗等，都需要通过成形技术来达到所需的形状和尺寸5. 其他特殊用途玻璃塑性机械成形技术还应用于：•太阳能玻璃：用于太阳能集热器的面罩，要求有特定的透光率和强度•光学玻璃：用于制造各种光学仪器，如显微镜、望远镜等，要求表面光滑、透光性好1. 模具设计模具设计是塑性机械成形技术中的关键环节必须根据最终产品的形状、尺寸和质量要求来设计模具，确保成形过程中玻璃的塑性变形能够精确地达到预期目标2. 材料选择选择合适的玻璃材料对于塑性成形至关重要不同的玻璃材料具有不同的物理特性和成形性能，因此在选择材料时需要考虑到最终产品的用途和性能要求3. 成形工艺参数成形工艺参数，如压力、温度、成形速度等，需要根据玻璃材料的特性和模具设计来合理设置这些参数直接影响到成形过程的效率和产品质量4. 安全操作操作人员在进行塑性机械成形操作时必须遵守安全规程由于成形过程中可能会产生高温和高压，存在一定的安全风险，因此确保操作人员和设备的安全是至关重要的5. 质量控制在成形过程中，需要对玻璃产品进行严格的质量控制这包括检查产品的形状、尺寸、表面质量等，确保它们满足规定的标准和要求在玻璃制造过程中，应采取措施减少对环境的影响例如，合理利用原材料，减少废弃物的产生，以及妥善处理成形过程中可能产生的有害物质塑性机械成形技术在玻璃制造中的应用范围广泛，涉及到多个行业和领域为了确保成形过程的高效性、经济性和产品质量，必须关注模具设计、材料选择、成形工艺参数设置、安全操作、质量控制和环境保护等方面通过这些措施，可以最大限度地发挥塑性机械成形技术的优势，推动玻璃制造业的持续发展。
塑性理论 第五章 应变分析
u y x
dx
u y y
dy
u y z
dz
x
uz
'
uz
(x
dx,
y
dy,
z
dz)
uz (x,
y, z)
uz x
dx
uz y
dy
uz z
dz
z
ui
M
' 1
ui ui
M1
uz
M(xi)
uy
ux
0
u
' z
u'
M (x dxi )
y
u
' x
y
变形体内无限接近两点的位移分量
——M’点位移到M’1点
z
第五章 应变分析
radius 3/8 in.
diameter, 0.5 in.
diameter, 0.75 in.
gauge length, 2 in.
reduced section, 2.25 in.
主要内容
5.1 应变的基本概念 5.2 几何方程 5.3 一点附近的应变分析 5.4 主应变、应变张量不变量 5.5 主剪应变，最大剪应变 ５.6 应变速率 5.7 变形表示法 5.8 应力一应变曲线 5·9 变形体模型 5.10 变形协调方程 5.11 平面变形问题和轴对称问题
crack propagation
(in shear)
单元体均匀变形：直线—→直线，平行—→平行
小变形：
大变形：
103 ~ 102
102 ~ 101
例：将矩形六面体在千锤下进行撤粗，其塑性变形前后物体的形状：
图 矩形件塑性变形前后形状
第一类变形：诸棱边的相对变化，其下标表示伸长的方向或与棱边平行的轴向。
金属塑性成形原理
金属塑性成形原理1：试述塑性成型的一般分类。
1按成形特点分;块料和板料成形.其中块料成形分为一次加工和2次加工。
一次加工包括轧制、挤压、拉拔等加工方法。
二次加工包括自由锻、模锻等加工方法。
2按成形时工件的温度分为热成形，冷成形，温成形。
2：在冷态下塑性变形的主要形式是什么？为什么？1在冷态条件下,多晶体的塑性变形是晶内变形，而晶内变形的主要方式是滑移。
2这是因为晶界存在各种缺陷，能量较高，在外力作用下不易变形，在冷态下条件下，晶界强度高于晶内，其变形比晶内困难，还由于晶粒在生成过程中，各晶粒相互接触，形成犬牙交错状态,造成对晶界滑移机械的阻碍作用，如果晶界变形，容易引起晶界结构的破坏,和裂纹产生，因此晶间变形只能很小.3：多晶体金属塑性变形的特点是什么？1各晶粒变形的不同时性，2,各晶粒变形具有相互协调性。
3晶粒与晶粒之间，晶粒内部与晶界附近区域之间的变形具有不均匀性。
4：细晶对变形抗力的影响?1，滑移是由一个晶粒转移到另一个晶粒,主要取决于晶粒、晶界附近位错塞积群产生的产力场是否能够激发相晶粒中的位错源开动起来，以进行协调性的次滑移，而位错塞积群应力场的强弱与塞积位错数目n有关,n越大,应力场就越大，位错源开动的时间就越长，位错数也就越大,因此，粗晶金属的变形比较容易，而细晶粒则需要更大的外力作用才能使相邻晶粒发生塑性变形，即晶粒越细小，金属的变形抗力越大。
5：细晶对金属塑性的影响？1，在一定的体积内，细晶粒的数目多于粗晶粒的数目，因而塑性变形是位向有利的晶粒也较多，变形能均匀地分散到各个晶粒上.2从每个晶粒的应变分布来看,细晶粒时，晶界的影响区域相对加大，使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异性减小,细晶粒金属的变形不均匀性也较小，因此引起的应力集中必然减小，内应力较均匀，因而金属断裂前可以承受塑性变形量更大.6：冷塑性变形对金属组织的影响？1，晶粒形状的变化，金属经冷变形加工后,晶粒形状变化趋势与金属宏观变形一致，2，晶粒内部产生亚结构，3晶粒位向改变,产生变形织构。
塑性应力学---第五章 真实应力-应变曲线
准静态塑性变形：塑性变形速率小于 2 103 妙 时 变形过程称 为准静态塑性变形。
拉伸图：简单拉伸实验中记录下来的拉伸力和试件所发生的绝 对伸长量之间的关系曲线称为拉伸图。
条件应力：单拉实验中拉伸力除以试件原始横截面积。
工程应变：单拉实验中伸长量除以试件的原始长度（标距部 分）。
真实应力：单拉实验中某一时刻的载荷除以此刻试件的横截面 积。 沈阳航空工业学院 主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
p
强度极限
弹性变形阶段oe(线性和非线性)；
屈服应力 屈服平台 弹性极限 比例极限
均匀塑性变形阶段eb；
集中变形阶段bk；
e
沈阳航空工业学院
主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
5.2拉伸时真实应力－应变曲线
真实应力与条件应力（工程应力）的关系：
0(1 )
真实应变（对数应变）的特性：
塑性成形力学基础
第五章 真实应力－应变曲线
沈阳航空工业学院
主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
本章主要内容
• • • • 拉伸图和条件应力－应变曲线 拉伸时真实应力－应变曲线 拉伸真实应力－应变曲线塑性失稳点的特点 真实应力－应变曲线的简化模型
沈阳航空工业学院
主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
5.1拉伸图和条件应力－应变曲线
σ
b
1Leabharlann 沈阳航空工业学院主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
5.4真实应力－应变曲线的简化模型
1.理想全弹性材料
沈阳航空工业学院
主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础 2.理想刚塑性材料
沈阳航空工业学院
主讲人:韩志仁
塑性成形力学基础
塑性成形原理重点问题解答
一、加工硬化加工硬化指经过塑性变形后，金属内部的组织结构和物理力学性能发生改变，其塑性、韧性下降，强度、硬度增加，继续变形的力提高的现象。
微观上，加工硬化与金属内部的位错滑移、位错交割、位错塞积、交滑移以及晶粒的破碎与变化等有关。
加工硬化的后果： 强度提高，增加设备吨位；塑性下降，降低变形程度，增加变形工序和中间退火工序；强化金属材料（不能热处理的），提高金属零件的强度，改善冷塑性加工的工艺性能。
附：金属的结构：单晶体结构（体心立方、面心立方、密排六方） 实际多晶体结构（点缺陷、线缺陷、面缺陷） 单晶体的塑性变形机构：滑移，挛生 位错理论的基本概念：位错、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错运动与增值 多晶体冷塑性变形的微观机理：晶界、晶粒位向、晶内变形、晶间变形、变形不均匀性、 变形后组织与性能的改变 有关基本内容参阅金属学及热处理 二、金属的塑性与塑性指标金属的塑性：指固体金属在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
注：塑性是一种状态、而不是一种性质 塑性的影响因素：（各因素具体的影响没详细） 内部因素：晶格类型、化学成分、晶相组织； 外部因素：变形温度、变形速度、受力状态 附：塑性指标三、金属受外力而变形，抵抗变形的力—变形抗力 变形的难易程度 单位流动应力 变形抗力的影响因素： 化学成分、组织结构、变形温度 变形速度、变形程度、应力状态四、金属的超塑性—金属材料在一定的内部条件（金属的组织状态）和外部条件（变形温度、变形速度）下变形体现出的极高的塑性，延伸率达δ＝100％～2000％。
, m ＝0.3~1.0超塑性结构超塑性（微细晶粒超塑性） 动态超塑性（相变超塑性）超塑性的影响因素：组织结构（晶粒度5 ~ 10μm ） 变形温度（0.5 ~ 0.7T m ）、变形速度（10-4 ~ 10-1 min-1） 五、塑性力学的基本假设：1.变形体连续2.变形体均质和各向同性3.变形体静力平衡4.体积力和体积变形不计 六、主应力、应力状态特征方程（在课本上） 1、应力特征方程的解是唯一的；2、对于给定的应力状态，应力不变量也具有唯一性；3、应力第一不变量J1反映变形体体积变形的大小，与塑性变形无关；J3也与塑性变形无关；J2与塑性变00100%h l l l δ-=⨯ 延伸率−00100%hA A A φ-−=⨯断缩面收率 00100%h C H H H ε-−=⨯压缩变形程度()()()()()()()()22222222222212322311616x y y z z x xy yz zx x y y z z x xy yz zx J σσσσσστττσσσσσστττσσσσσσ⎡⎤''''''=-++-++⎣⎦⎡⎤=-+-+-+++⎢⎥⎣⎦⎡⎤=-+-+-⎣'⎦10x y z J σσσ'''+'=+=形有关；4、应力不变量不随坐标而改变，是确定点的应力状态异同的判据。
金属塑性成形原理``俞汉清 陈金德主编``
金属塑性成形原理复习指南第一章绪论1、基本概念塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。
塑性变形:作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。
塑性成型:材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。
2、塑性成形的特点1）其组织、性能都能得到改善和提高。
2）材料利用率高。
3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。
4）塑性成形方法具有很高的生产率。
3、塑性成形的典型工艺一次成形（轧制、拉拔、挤压）体积成形塑性成型分离成形（落料、冲孔）板料成形变形成形（拉深、翻边、张形）第二章金属塑性成形的物理基础1、冷塑性成形晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方）晶间：转动和滑动滑移的方向：原子密度最大的方向。
塑性变形的特点：① 各晶粒变形的不同时性；② 各晶粒变形的相互协调性；③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。
合金使塑性下降。
2、热塑性成形软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。
金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移和扩散蠕变等。
3、金属的塑性金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数）塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。
非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆应力状态的影响：三相应力状态塑性好。
超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性第三章金属塑性成形的力学基础第一节应力分析1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。
2、张量的性质1、存在不变量，张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。
2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值；张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴，三个角标相同的分量为值。
(塑性成形力学)5极限分析原理
虚功原理：在载荷系作用下处于静力平衡的变形结构，若给一微 小的虚变形（位移），那么由于外力（或载荷）所做的虚功必等 于内力（或应力合力）所做的虚功。
几何方程
式(1.27)
物理方程
式(2.37)
屈服准则和边界条件、体积不变、假设（理想刚－塑性模型等）
5.3 虚功原理
参考书： 徐秉业，陈森灿编著，“塑性理论简明教程”，清华大学出版社，1981
虚功(率)：在产生虚位移的过程中，真实力所做的功(率)。 虚位移：不一定是实际的位移。
载荷系：力、力矩、分布载荷 虚位移：平移、旋转、平移＋旋转
式(5.4)
应力场存在应力不连续线时对虚功原理式（5.4）无影响。
对一般三维变形问题，虚功原理也成立。 表达式：
式(5.9)
5.4 最大塑性功原理
式(2.33)
弹性势：
塑性势：
Mises屈服准则：
式(5.10) 式(5.11)
dεx = 由式（5.10）、式（5.11）得：
列维-密赛斯流动法则：式(2.39)
5 极限分析原理
前言
极限分析法：
图1.28 理想刚-塑性材料
极限状态：即使载荷不再继续增加，塑性变形也可自由地发展的状态。
极限载荷：使材料或构件达到极限状态时的载荷。
极限状态的开始也就是塑性变形的开始。
求极限载荷的问题一般只限于理想刚塑性体。
上界法（上限法）：上限中求最小值。 下界法（下限法）：下限中求最大值。
把屈服函数作为塑性塑性势时，
塑性成形原理作业（5～13答案）
1、已知以下应力状态，试求其主应力、主切应力、等效应力、应力球张量和应力偏张量。
5040301010010100406020;10100;1020030207000200020σσσ-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ij ij ij （MPa ） 2、已知下列应力分量，试求其主应力，并说明应力状态的特点。
00;000ij ij q q q q q q q q q τσστττ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（MPa ） 3、已知某质点的应力分量为50004050510ij σ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦（MPa ），试利用应力摩尔圆求主应力。
4、一块长×宽×厚为120mm ×36mm ×0.5mm 的平板，在长度方向均匀拉伸至144mm ，若拉伸时允许宽度自然收缩，试求对数应变、平板的最终尺寸及等效变，并与宽度不变时进行对比。
5、有一圆棒料式样均匀连续拉伸五次，每次拉伸断面收缩20%，试用相对伸长、断面收缩率和对数应变分别求出各次拉伸的应变值和总应变值，并分析哪种应变表达方式较为合理。
6、一直径为φ50mm 的圆柱体试样在无摩擦的光滑平板间压缩，当总压力达到314KN 时试样屈服。
现设在圆柱体周围加上10MPa 的静水压力，试求试样屈服时所需的总压力。
7、某理想塑性材料的屈服应力为 s ＝100MPa ，试分别用屈雷斯卡及密席斯屈服准则判断下列应力状态处于什么状态（是否存在、弹性、塑性）。
1000015000120005000000;0500;0100;05000010000500020000ij ij ij ij σσσσ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥====-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦解：根据屈雷斯加准则ss sσσσσσσσσσ=-=--133221＝时就发生屈服，根据密塞斯准则()()()22132322212S σσσσσσσ=-+-+- 或 ()()()[]22132322213161S EE σνσσσσσσν+=-+-+-+ ① 1σ＝100 2σ＝0 3σ＝100100-0＝100发生屈服，（100-0）2＋（0-100）2＋（100-100）2＝20000＝2sσ2发生屈服 ② 1σ＝150 2σ＝50 3σ＝50150-50＝100发生屈服（150-50）2＋（50-50）2＋（150-50）2＝20000＝22s σ发生屈服③1σ＝1202σ＝10 3σ＝0 120-0＝120s σ〉（120-10）2+（10-0）2+（120-0）2＝26600sσ2〉2 该力不存在④1σ＝50 2σ＝-50 3σ＝050-（-50）＝100＝s σ发生屈服（50+50）2+（50-0）2+（0+50）2＝15000〈22s σ处于弹性状态8、已知薄壁圆球，半径为r 0，厚度为t 0，受内压p 的作用。
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。
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。
塑性成型原理 塑性影响因素-外部因素
影响金属塑性的外部因素通过改变应力状态提高源自属塑性包覆钢板后的塑性成型
塑性成型示意图
影响金属塑性的外部因素
静水压力对提高金属塑性的良好影响
均质流体作用于一个物体上的压力； 这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位
1. 拉伸应力会促进晶间变形、加速晶界的破坏，三向压 应力使晶间变形困难
2. 三向压应力有利于愈合塑性变形中晶内、晶间的各种 损伤
无氧铜 Qsn6.5-0.4
超硬铝合金
晶粒粗大化 金属间化合物
析出物 第二相
影响金属塑性的外部因素
2.应变速率
塑性成形设 备工作速度
水压机 1-10cm/s 机械压力机 30-100cm/s 通用锻锤 500-900cm/s
✓a-b: 加工硬化>软化 热效应
应变速率对塑性影响的示意图
✓c-d: 加工硬化<软化 热效应
➢ 影响塑性的内部因素
➢影响金属塑性的外部因素
➢ 提高金属塑性的主要途径
影响金属塑性的外部因素 1．变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
影响金属塑性的外部因素
金属塑性 增高区
1区（100-200℃ ）---原子热振动能力 2区（700-800℃ ）---回复和再结晶 3区（950-1250 ℃）---均匀一致奥氏体
3. 消除杂质、液态相或组织缺陷的不良影响 4. 减轻不均匀变形而引起的附加拉应力
有没有不足之处？
影响金属塑性的外部因素 4．应变状态（变形状态）
轧制和挤压那个更能发挥金属的塑性能力？
主应变图对金属中缺陷形态的影响
影响金属塑性的外部因素 5．不连续变形的影响（变形程度） 6．尺寸因素的影响 7．其他（介质、气氛等）
第10章_锻造成形分析
第一节 塑性成形理论基础
三、冷变形、热变形、温变形
1.冷变形 金属在回复温度以下进行的塑性 变形称为冷变形。变形过程中会出现加工硬化。 2.热变形 在再结晶温度以上进行的塑性变 形称为热变形。金属在热变形过程中既有加工硬 化又有再结晶，但加工硬化会被回复和再结晶完 全消除 3.温变形 即金属在高于回复温度和低于再 结晶温度范围内进行的塑性成形过程，温变形过 程中有加工硬化及回复现象，但无再结晶，硬化 只得到部分消除。
第一节 塑性成形理论基础
二、加工硬化、回复和再结晶
1.加工硬化(Process Induration) 金属在冷变形（低于再结晶温度）加工时，随 着变形量的增加，金属材料的强度、硬度提高，但 塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。如图53所示。 2.回复(Revert)和再结晶(Recrystal) (1) 回复 将冷成形后的金属加热至一定温度 后，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，如图5-4c所示。回复温度约 为(0.25-0.3)T熔（K）。 (2) 再结晶 塑性变形后金属被拉长了的晶粒 出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为 再结晶，如图5-4d所示。再结晶温度一般为0.4T熔 (K)以上。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移 错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开， 但仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接
锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两 坯料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻 造工序。
第二节 金属塑性成形方法
第五章 塑性成形工艺
第十章 锻压成形
塑性成形 (Plasticity Forming) （锻压成形）是 金属材料成形方法之一。它是指对金属材料施加外力 作用，利用金属的塑性使其产生塑性变形，从而获得 具有一定的形状、尺寸、组织和性能的工件或毛坯的 加工方法，也称为塑性加工或压力加工。常见的塑性 成形方法有：锻造、冲压、挤压 (3) 、轧制、拉拔等 ( 图5-1)。
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。
材料成形工艺基础最新精品课件第五章金属塑性成形理论基础
2. 多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形是由于晶界的存在和 各晶粒晶格位向的不同，其塑性变形过程比 单晶体的塑性变形复杂得多。在外力作用下， 多晶体的塑性变形首先在晶格方向有利于滑 移的晶粒A内开始，然后，才在晶格方向较 为不利的晶粒B、C内滑移。由于多晶体中 各晶粒的晶格位向不同，滑移方向不一致， 各晶粒间势必相互牵制阻扰。为了协调相邻 晶粒之间的变形，使滑移得以继续进行，便 图5-4 多晶体塑性变形过程示意图 会出现晶粒彼此间相对的移动和转动。因此， 多晶体的塑性变形，除晶粒内部的滑移和转 动外，晶粒与晶粒之间也存在滑移和转动。
图5-6 回复和再结晶示意图
（3）晶粒长大 在结晶退火后的金属组织一般为细小均匀的等 轴晶。如果温度继续升高，或延长保温时间，则在结晶后的晶粒 又会长大而形成粗大晶粒，从而使金属的强度、硬度和塑性降低。 所以要正确选择再结晶温度和加热时间的长短。
5.2.2 冷变形和热变形后金属的组织与性能
金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形，在再结晶以 上进行的塑性变形称为热变形。
图5-7 冲压件的制耳
（4）残余内应力 残余内应力是指去除外力后，残留在金属内 部的应力，它主要是由于金属在外力作用下变形不均匀而造成的。 残余内应力的存在，使金属原子处于一种高能状态，具有自发恢 复到平衡状态的倾向。在低温下，原子活动能力较低，这种恢复 现象难以觉察，但是，当温度升高到某一程度后，金属原子获得 热能而加剧运动。金属组织和性能将会发生一系列变化。
1. 锻造比 锻造比是锻造生产中代表金属变形程度大小的一个参数，一 般是用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示（Y）。如拔长时， 锻造比Y拔=F0/F；镦粗时，锻造比Y镦=H0/H。（式中，H0、F0分别为坯 料变形前的高度和横截面积，H、F分别为坯料变形后的高度和横截面 积）。
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。
第5章 塑性成形新技术 PPT课件
34
五、微成形
概念：指以塑性加工的方式生产至少在二维方向上尺寸处于 亚毫米量级的零件或结构的工艺技术。
实际应用：主要源于电子工业的兴起，随着大规模集成电路 制造技术和以计算机为代表的微电子工艺的发展，而且 还来自技术的需要，例如医疗器械、传感器及电子器械 的发展。越来越多的电子元件、电器组件及计算机配件 等相关零件开始采用这一工艺方法进行生产。随着制造 领域中微型化趋势的不断发展，微型零件的需求量越来 越大，特别是在微型机械和微型机电系统中。
3
二）高速高能成形的类型 1、爆炸成形
1）概念 爆炸瞬间释放出巨大的化学能，对金属毛坯 进行加工的高速高能成形。
2）原理 爆炸成形时，爆炸物质的化学能在极短时间内 转化为周围介质(空气或水)中的高压冲击波，并以脉 冲波的形式作用于毛坯，使其产生塑性变形。 冲击波对毛坯的作用时间为微秒级，仅占毛坯变形时 间的一小部分。这种异乎寻常的高速变形条件，使爆 炸成型的变形机理及过程与常规冲压加工有着根本性 的差别。
2
4)可提高材料的塑性变形能力 与常规成形方法相比，高速高能成形可提高材料的 塑性变形能力。因此，对于塑性差的难成形材料， 高速高能成形是一种较理想的工艺方法。
5)利于采用复合工艺 用常规成形方法需多道工序才能成形的零件，采用 高速高能成形方法可在一道工序中完成。因此，可 以有效地缩短生产周期，降低成本
8
4）原理 该装置主要由充电回路及放电回路组成。
交流电经过变压器及整流 器后，变为高压直流并向电 容器4充电。
当充电电压达到所需值之 后，导通辅助间隙5，高压电 瞬时加到两放电电极9所形成 的主放电间隙上，并使间隙 击穿，在其间产生高压放电， 在放电回路中形成强大的冲 击电流，使电极周围介质中 形成冲击波及液流冲击而使 金属毛坯成形。
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。
《金属塑性成型原理》(俞汉清主编)课后习题及答案
第一章1.什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？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；塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法，也称塑性加工或压力加工；塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。
Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。
可分为一次成型和二次加工。
一次加工：①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。
分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。
②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。
分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。
③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。
生产棒材、管材和线材。
二次加工：①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法。
精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。
②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。
分开式模锻和闭式模锻。
2）板料成型一般称为冲压。
分为分离工序和成形工序。
分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。