塑性加工工艺2
金属塑性加工
单日志页面显示设置网易首页网易博客金属塑性加工默认分类 2008-07-07 18:27 阅读620 评论0字号：大中小绪论一、金属塑性加工及其分类金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属加工技术，以往常称压力加工。
金属塑性加工的种类很多，根据加工时工件的受力和变形方式，基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类（见表0-1）。
其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形；拉拔和拉深是依靠拉力作用发生塑性变形；弯曲是依靠弯矩作用使金属发生弯曲变形；剪切是依靠剪切力作用产生剪切变形或剪断。
锻造、挤压和一部分轧制多半在热态下进行加工；拉拔、拉深和一部分轧制，以及弯曲和剪切是在室温下进行的。
1．锻造靠锻压机的锻锤锤击工件产生压缩变形的一种加工方法，有自由锻和模锻两种方式。
自由锻不需专用模具，靠平锤和平砧间工件的压缩变形，使工件镦粗或拔长，其加工精度低，生产率也不高，主要用于轴类、曲柄和连杆等单件的小批生产。
模锻通过上、下锻模模腔拉制工作的变形，可加工形状复杂和尺寸精度较高的零件，适于大批量的生产，生产率也较高，是机械零件制造上实现少切削或无切削加工的重要途径。
2．轧制使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形，使其横断面面积减小与形状改变，而纵向长度增加的一种加工方法。
根据轧辊与轧件的运动关系，轧制有纵轧、横轧和斜轧三种方式。
（1）纵孔两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，金属不论在热态或冷态都可以进行纵轧，是生产矩形断面的板、带、箔材，以及断面复杂的型材常用的金属材料加工方法，具有很高的生产率，能加工长度很大和质量较高的产品，是钢铁和有色金属板、带、箔材以及型钢的主要加工方法。
（2）横轧两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件获得绕纵轴的旋转运动。
可加工加转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
第三篇(塑性加工)
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。 合理利用纤维组织
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;
最大切应力方向与纤维方向垂直; 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
§1-3
金属的可锻性
金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度。 （经塑性加工而不断裂） 塑性
三拐曲轴的锻造过程
§2-1 锻造方法
自由锻特点
●
坯料表面变形自由；
● 设备及工具简单，锻件重量不受限制； ● ● ●
锻件的精度低； 生产率低，适用于单件小批生产； 是大型锻件的唯一锻造方法。
§2-1 锻造方法
模锻
使加热后的金属在模膛内
受压变形以获得所需锻件 的方法。 应用： 大批量生产中小锻件。 ＜150Kg，如曲轴、连 杆、齿轮。
在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进
一步加工困难,应安排中间退火工艺。 实质：塑性变形时位错运动受阻，使交叉滑移中位错运动范围缩小，因 此，金属性能随之改变。
一、金属材料产生加工硬化
金属材料 强度和硬 度提高， 塑性和韧 性下降。
有利：加工硬化可提高产品性能! 不利：进一步的塑性变形带来困难! 加热可消除硬化现象!
压力使金属成型为各种型材和锻件等。
a）自由锻 b）模锻 c）胎模锻 胎模锻：自由锻设备上，采用不与上、下砧相连接的活动模具 成形锻件的方法。是介于自由锻和模锻之间的锻造工艺方法。 2）冲压 利用冲模将金 属板料切离或变形 为各种冲压件。
3）轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产生塑性变形的 加工方法。 用于生产各种型材、管材、板材等。
模锻
模锻是利用锻模使坯 料变形而获得锻件的 锻造方法。
塑性加工原理
44
二 、 稳定轧制阶段
稳定轧制阶段：
从轧件前端离开轧辊中心连线开始，到轧件后端 进入变形区入口断面止，这一阶段称为稳定轧制阶段。
45
三 、抛 (甩)出阶段
抛 (甩)出阶段： 从轧件后端进入入口断面时起到轧件完全通过辊 缝（轧辊中心连线），称为抛 (甩)出阶段。
46
1.2.1 咬入条件
1.（自然）咬入条件 受力分析如图 1-1
将各道次的延伸系数相乘，得 F0 F1 Fn1 ln 1 2 n F1 F2 Fn L
F0 1 2 n Fn
故可得出结论：总延伸系数等于相应各部分延 伸系数的乘积。
41
（2）累积压下率与道次压下率之间关系
H hn ＝ H 即 1 (1 1 )(1 2 )(1 3 ) L L (1 n ) H hn hn 1 hn H h1 h1 h2 因为：1 (1 )(1 ) L L (1 ) H H h1 hn hn h1 h2 hn L L H H h1 hn 1
轧件对轧辊的作用力 轧辊对轧件的作用力
图1-1 咬入时轧件受力分析
图1-2
P和T力的分解
47
轧辊对轧件的作用力P、T Py 、Ty ：压缩轧件，使轧件产生塑性变形 Px 、Tx ：决定轧件能否咬入 Px ＞ Tx ：不能咬入 Px = Tx ：临界咬入 Px ＜ Tx ：咬入 咬入条件：Px ≤ Tx 而Px = Psinα Tx=P f cosα 即sinα≤f cosα tanα≤f =tanβ
4
3、塑性加工的主要方法
1）按变形温度分类：
热加工：是指再结晶温度以上所完成的压力加工过程。
冷加工：指在再结晶温度以下所完成的压力加工过程。
塑性加工原理
3D model of extrusions
Axis symmetrical finite element model of extrusion
拉拔：
将金属坯料拉过拉拔模模孔，而使金属拔长、其断面与模孔相 同的加工方法。主要用于生产各种细线材、薄壁管和一些特殊 截面形状的型材。
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。 模型锻造（模锻）： 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。
根据金属流动方向与挤压凸模运动方向的关系,挤压可分为四种 方式:
(1)正挤压---金属流动方向与凸模运动方向相同. (2)反挤压---金属流动方向与凸模运动方向相反. (3)复合挤压---坯料一部分金属流动方向与凸模运动方向相同, 另一部分 则相反. (4)径向挤压---金属流动方向与凸模运动方向成90℃.
(3)温挤压---介于冷挤压和热挤压之间的挤压方法.温挤压时将金属 加热到适当温度(100~800℃)进行挤压.温挤压比冷挤压的变形抗 力小,较容易变形.
挤压成形的工艺特点:
(1)挤压时金属坯料处于三向压应力状态下变形,因此可提高金属坯 料的塑性,有利于扩大金属材料的塑性加工范围.
(2)可挤压出各种形状复杂,深孔,薄壁和异型截面的零件,且零件尺寸 精度高,表面质量好,尤其是冷挤压成形.
1、金属塑性成型特点 • 组织、性能好 • 材料利用率高 • 尺寸精度高 • 生产效率高
2、金属塑性成型的分类
1）块料成型 （1）一次加工
•轧制 •挤压 •拉拔 （2）二次加工 •自由锻 •模锻
2）板料成型
•冲裁 •弯曲 •拉延
3、课程目的和任务
1）阐明金属塑性变形的物理基础：从微观上研究塑性变形机理 及变形条件对金属塑性的影响，以便使工件在塑性成型时获得 最佳塑性状态、最高的变形效率和力学性能。
塑性加工练习题参考答案
SUST
金属工艺学
自由锻典型零件工序制定 （参见教材111页表3-1）
SUST
金属工艺学
自由锻典型零件工序制定 （参见教材111页表3-1）
SUST
金属工艺学
自由锻典型零件工序制定 （参见教材111页表3-1）
SUST
金属工艺学
自由锻典型零件工序制定 （参见教材111页表3-1）
SUST
金属工艺学
课后习题：P126-1、2、3、4、5、6、7、10；P138-2、3、4、5、6、7
SUST
金属工艺学
1. 压力加工的基本生产方式有 对于大型重要件，例如大型发电机中转子的毛坯应采用 方法来生产。
，
2. 图示垫圈拟采用简单冲裁模生产，其冲压工序为 （1） 、（2） ，若模具的 单面间隙为 0.05mm，则（1）的凸模尺寸为 、 凹模尺寸为 ，（2）的凸模尺寸 为 、凹模尺寸为 。
自由锻典型零件工序制定 （参见教材111页表3-1）
SUST
金属工艺学
模锻典型零件工序制定（参见教材121页三、锻造工序的确定）
10.根据下图，说明齿轮坯模锻的工艺过程
图3
SUST
金属工艺学
模锻典型零件工序制定（参见教材121页三锻造、锻造工序的确定）
SUST
金属工艺学
冲压工艺制定范例1
计算图示筒形制件的板料直径D拉深次数n及各半成品尺寸，包括直 径di、高度hi 和圆角半径ri 。材料为08F。板厚1mm
金属工艺学
SUST
金属工艺学
分析冲压件的结构工艺性
SUST
金属工艺学
SUST
金属工艺学
(6) 计算各次拉深半成品高度。
SUST
塑性成形第14章塑性加工工艺(轧制挤压)
品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。 工艺特点： （1）加工温度低，产生加工硬化，需要中间退火。 （2）采用工艺冷却和润滑 （3）张力轧制
管材轧制
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
咬入角 entering angle
D R
O
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
h0
a
A
C
B
l
h1
l Rh (h2 ) Rh 4
b1
b0
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率Biblioteka 表面夹杂暴露在钢材表面上的非金属物质称为 (1)钢坯带来的表面非金属夹杂物。 表面夹杂,一 般呈点状、块状和条状 (2)在加热或轧制过程中，偶然有非金 分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等， 属夹杂韧(如加热炉的耐火材料及炉 机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落 渣等)，炉附在钢坯表面上，轧制时 后出现一定深度的凹坑，其大小、形 被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落 状无一定规律。
名。例工、槽、角钢的腿长、腿短、腰 (2)切深孔切人太深，造成腿长无法消除。 厚、腰薄及一腿长，一腿短。
斜轧穿孔生产管材
板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
第八章塑性加工
第八章塑性加工※8·1 锻造成形8·2 板料冲压成形8·3 挤压、轧制、拉拔成形8·4 特种塑性加工方法8·5 塑性加工零件的结构工艺性8·6 塑性加工技术新进展本章小结塑性加工的基本知识塑性变形的主要形式：滑移、孪晶。
滑移的实质是位错的运动。
金属经过塑性变形后将使其强度、硬度升高，塑性、韧性降低。
即产生形变强化。
此外，还将形成纤维组织。
塑性加工特点：1·塑性加工产品的力学性能好。
2·精密塑性加工的产品可以直接达到使用要求，不须进行机械加工就可以使用。
实现少、无切削加工。
3·塑性加工生产率高，易于实现机械化、自动化。
4·加工面广（几克~几百吨）。
常用的塑性加工方法：锻造、板料冲压、轧制、挤压、拉拔等。
8·1 锻造成形8·1·1 自由锻定义、手工自由锻、机器自由锻设备（锻锤和液压机）1·自由锻工序（基本工序、辅助工序、精整工序）基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移辅助工序：压钳口、压钢锭棱边、切肩各种典型锻件的锻造2·自由锻工艺规程的制订（举例）8·1·2 模锻定义、特点（生产率高、尺寸精度高、加工余量小、节约材料，减少切削、形状比自由锻的复杂、生产批量大但质量不能大）1·锤上模锻2·压力机上模锻8章塑性加工拔长29使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长。
拔长主要用于轴杆类锻件成形，其作用是改善锻件内部质量。
(1)拔长的种类。
有平砥铁拔长、芯轴拔长、芯轴扩孔等。
8章塑性加工30芯轴拔长8章塑性加工芯轴扩孔型砧拔长圆形断面坯料冲孔采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序叫冲孔。
其方法有实心冲子双面冲孔、空心冲子冲孔、垫环冲孔等。
8章塑性加工各种典型锻件的锻造1、圆轴类锻件的自由锻2、盘套类锻件的自由锻3、叉杆类锻件的自由锻4、全纤维锻件的自由锻8章塑性加工典型锻件的自由锻工艺示例43锻件名称工艺类别锻造温度范围设备材料加热火次齿轮坯自由锻1200～800℃65kg空气锤45钢1锻件图坯料图序号工序名称工序简图使用工具操作要点1局部镦粗火钳镦粗漏盘控制镦粗后的高度为45mm序号工序名称工序简图使用工具操作要点2冲孔火钳镦粗漏盘冲子冲孔漏盘（1）注意冲子对中（2）采用双面冲孔3修整外圆火钳冲子边轻打边修整，消除外圆鼓形，并达到φ92±1 mm续表序号工序名称工序简图使用工具操作要点4修整平面火钳镦粗漏盘轻打使锻件厚度达到45±1 mm续表自由锻工艺规程的制订（1）绘制锻件图（敷料或余块、锻件余量、锻件公差）※锻件图上用双点画线画出零件主要轮廓形状，并在锻件尺寸线下面用括号标出零件尺寸。
2金属在塑性加工变形中组织性能的变化
2 金属在塑性加工变形中组织性能的变化2.1 在冷加工变形中组织性能的变化一、金属组织的变化1、晶粒被拉长在冷变形中，随着金属外形的改变，其内部晶粒的形状也大体上发生相应的变化，即均沿最大主变形方向被拉长、拉细或压扁，如图2-1在晶粒被拉长的同时，晶间夹杂物和第二相也跟着被拉长或拉碎呈点链状排列，这种组织称为纤维组织。
变形程度越大，纤维组织越明显。
由于纤维组织的存在，使变形金属的横向（垂直于延伸方向）机械性能降低，而呈现各向异性。
2、亚结构亚结构是指金属经过冷变形后，其各个晶粒被分割成许多单个的小区域，如图3-2图2-1 冷轧前后晶粒形状变化（a ）变形前的退火状态组织；（b ）变形后的冷轧变形组织图2-2 塑性变形时的亚结构3、变形织构（1）定义：由原来位向紊乱的晶粒到出现有序化，并有严格位向关系的组织结构，称为变形织构。
（2）种类：按照坯料或产品的外形可分为丝织构和板织构。
1）丝织构在拉拔和挤压条件下形成的织构称为丝织构。
特点：各晶粒有一共同晶向相互平行，并与拉伸轴线一致，以此晶向来表示丝织构。
如图2-3所示。
2）板织构在轧制过程中形成的织构称为板织构。
特点：晶面与轧制面平行，晶向又与轧制方向一致（见图3-3）。
二、金属性能的变化1.机械性能的改变金属的变形抗力指标随变形程度的增加而升高，金属的塑性指标随变形程度的增加而降低。
2、物理及物理-化学性质的变化（1）金属的密度降低（2）金属的导电性降低（或电阻增大）（3）导热性降低（4）化学稳定性降低（5）金属与合金经冷变形后所出现的纤维组织及结构，皆会使变形后的金属与合金产生各向异性，即材料的不同方向上具有不同的性能。
（a ） （b ）图2-3 多晶体晶粒的排列情况（a ）晶粒的紊乱排列；（b ）晶粒的整齐排列2.2 在热加工变形中对组织与性能的影响一、热加工的变形特点在一定的条件下，热加工变形较其冷加工方法，具有一系列的优点：（1）变形抗力低（2）塑性升高，产生断裂的倾向性减少（3）不易产生织构（4）生产周期短（5）组织与性能基本满足要求不足之处：（1）生产细或薄的产品时较困难（2）产品表面质量差（3）组织与性能的不均匀（4）产品的强度不高（5）金属的消耗较大（6）对含有低熔点的合金不宜加工二、金属组织性能的变化（1）使铸态组织得到压密和焊合。
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
第3章 金属材料的塑性成形——压力加工
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。
塑性加工
钳口、压肩、倒棱等
(3)修整工序——为减少锻件表面缺陷（不平、歪扭等）进行的
工序。如校正、滚圆、平整等
SUST
金属工艺学
一、自由锻
基本工序
SUST
金属工艺学
一、自由锻
基本工序
圆截面拔长
SUST
金属工艺学
一、自由锻
基本工序
矩形截面拔长
SUST
金属工艺学
一、自由锻
基本工序
SUST
金属工艺学
一、自由锻
SUST
金属工艺学
二、变形工序(拉深)
拉深：使坯料在凸模的作用下压入凹模， 获得空心体零件的冲压工序。
SUST
金属工艺学
二、变形工序(拉深)
变形过程
SUST
金属工艺学
二、变形工序(拉深)
拉深中的废品
拉裂（拉穿）
起皱
SUST
金属工艺学
二、变形工序(拉深)
防止皱折：加压边圈 压边力不宜过 大能压住工件不致 起皱即可。
（2）应变速率:也称变形速度，是应变相对于时间的变化率。
SUST
金属工艺学
三、金属的可锻性
（3）应力状态：通过受力物体内一点的各个截面上的应力状况
简称为物体内一点处的应力状态，常用主应力图来定性地说明。
压应力数量越多，数值越大，金属的塑性就越好。
SUST
金属工艺学
利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中变形， 从而获得所需形状和尺寸的锻件的工艺方法称为锻造。
一、分离工序(冲裁)
冲裁变形过程
a圆角带 b光亮带 c断裂带 d毛刺
SUST
金属工艺学
一、分离工序(冲裁)
凸凹模间隙 考虑到模具制造 中的偏差及使用 中的磨损，生产 中通常是选择一 个适当的范围作 为合理间隙，这 个范围的最小值 称为最小合理间 隙，最大值称为 最大合理间隙。
塑性加工工艺
塑性加工工艺塑性加工工艺是一种将塑料材料加工成各种形状和尺寸的方法。
塑性加工工艺广泛应用于塑料制品的生产中，包括塑料零件、塑料容器和塑料包装等。
首先，塑性加工工艺包括热塑性和热固性两种类型。
热塑性加工工艺是指将塑料材料加热至一定温度后，通过外力使其变形成所需的形状。
这种加工工艺常用于塑料制品的注塑、挤出和吹塑等过程。
热固性加工工艺则是将塑料材料加热至一定温度后，通过化学反应使其固化成为硬质塑料。
这种加工工艺常用于制作热固性塑料制品，如玻璃纤维增强塑料和环氧树脂工件。
其次，塑性加工工艺还包括一系列的步骤和设备。
其中，塑料材料的预处理是塑性加工的重要步骤之一，它包括塑料颗粒的干燥和混合等过程。
此外，塑性加工还需要一系列的设备，如注塑机、挤出机、吹塑机和模具等。
这些设备可以根据不同的塑料制品要求进行调整和控制，以完成塑性加工过程。
再次，塑性加工工艺在实际应用中具有很高的灵活性和适应性。
通过调整加工温度、流量速度和压力等参数，可以控制塑料制品的形状和尺寸。
此外，还可以通过添加填充剂、增塑剂和颜料等辅助材料，改变塑料制品的性能和外观。
最后，塑性加工工艺在现代工业生产中发挥着重要作用。
它具有加工周期短、成本低和生产效率高等优势，广泛应用于汽车、家电、电子、包装和建筑等行业。
随着科学技术的不断发展，塑性加工工艺也在不断创新和改善，以满足人们对塑料制品的多样化需求。
塑性加工工艺在现代工业生产中扮演着重要的角色。
随着科技的进步和人们对塑料制品需求的增加，塑性加工工艺变得越来越复杂和多样化。
下面将继续介绍一些常见的塑性加工工艺。
一种常见的塑性加工工艺是注塑。
注塑是使用注塑机将加热熔化的塑料材料注入模具中，然后在一定的压力和温度下保持一段时间，使塑料快速冷却硬化成型。
注塑工艺适用于制造各种形状和尺寸的塑料零件，如电子产品外壳、汽车零部件和家用电器配件等。
注塑工艺具有生产效率高、成本低、产品质量稳定的优点，因此被广泛应用于各个行业。
精选塑性成形的特点与基本生产方式
②裂纹 板料越厚，内弯曲半径越小，拉应力越大，越容易弯裂。故变形程度不能过大，rmin=(0.25～1)t 。 弯曲线与材料的纤维线垂直时, 允许的rmin较小；若弯曲线与纤维线平行（重合）时, 则易开裂。
2）. 弯曲时容易出锻造：生产各种重要的，承受重载荷的零件毛坯，如：机床主轴、齿轮、炮筒、枪管、起重机吊钩等。冲压：加工板料、垫圈、铆钉、支架、合页等。轧制、拉拔、挤压：板材、管材和线材。
1. 冷变形强化（加工硬化）： 冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度、硬度↑，塑性和韧性↓。 利弊：提高强度，但塑性下降，进一步加工造成困难，需中间退火处理。 纯金属、A体不锈钢、形变铝合金的强化，用冷轧、冷挤、冷拔或冷冲压加工。
（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）设计模锻斜度 外壁斜度：5～7 0 内壁斜度：7～12 0
（4）设计模锻圆角 外圆角：r = 1.5～12mm 内圆角：R=（2～3）r
例：绘制齿轮坯模锻件图
零件图
确定分模面
确定加工余量
设计模锻斜度
3.胎模锻的种类
（1）扣模：来生产长杆，非回转体锻件。（2）套筒模：锻模为圆筒形，生产齿轮、法兰、盘等。（4）合模：由上模和下模组成。
精密模锻 play
锻压生产线 play
塑性成形作业一1.自由锻和模锻的特点和应用范围有什么不同？2.预锻模膛和终锻模膛的作用是什么？二者在结 构上有何区别？
金属塑性加工方法——滚压(一)
金属塑性加工方法——滚压(一)简介滚压是一种常用的金属塑性加工方法，通过在金属工件上施加压力，将其通过滚动运动的方式使其形状发生变化。
本文将介绍滚压的基本原理、工艺流程和应用领域。
滚压原理滚压是一种通过挤压金属工件来改变其形状的加工方法。
它利用滚轮施加在金属工件上的压力，将其挤压成所需的形状。
滚压通常使用辊和工件之间的滚动运动来实现，这样可以减少工件与滚轮之间的摩擦，并且更容易控制加工过程中的变形。
滚压可以适用于各种金属材料，包括钢铁、铝合金等，广泛应用于制造业中。
滚压工艺流程滚压的工艺流程通常包括以下几个步骤：1. 准备工作：选择适当的滚轮、加工设备和工件材料，并确保它们的表面光洁度和几何尺寸的精度。
2. 装夹工件：将工件固定在滚压机床上，确保工件与滚轮之间的接触面积足够，并调整滚轮的位置和角度。
3. 加工过程：通过滚压机床施加压力，使滚轮与工件产生相对滚动运动，逐渐将工件挤压成所需形状。
4. 检测和调整：在加工过程中，及时检测工件的形状和尺寸，根据需要进行调整和修正。
5. 完成加工：当工件达到要求的形状和尺寸后，完成滚压加工，并进行后续的处理，如退火等。
滚压的应用领域滚压作为一种重要的金属塑性加工方法，在各个制造领域都得到了广泛应用。
以下是一些常见的滚压应用领域：1. 轧钢厂：在钢铁工业中，滚压被用于生产各种形状和尺寸的钢材，如槽钢、工字钢等。
2. 汽车制造：滚压被广泛应用于汽车制造过程中，用于生产车身零部件、发动机零件等。
3. 金属管道加工：滚压在金属管道加工中是一种常用的方法，用于改变管道的形状和尺寸。
4. 航空航天工业：滚压在航空航天工业中的应用也很广泛，用于制造飞机零部件、零件等。
结论滚压是一种常用且重要的金属塑性加工方法，通过施加压力和滚动运动，可以有效地改变金属工件的形状。
滚压的工艺流程相对简单，广泛应用于各个制造领域。
在实际应用中，需要根据具体需求选择适当的滚压设备和工艺参数，保证加工效果和产品质量。
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。
塑性成形第17章塑性加工工艺(新技术
塑性加工新技术及发展趋势
塑性加工的一般情况
塑性加工过程是在外力（载荷）和一定的加载方式、 加载速度、约束条件、几何形状、接触摩擦条件、温 度场等作用下对材料进行“力”处理和“热处理”的 过程，使材料发生所希望的几何形状的变化（成形） 与组织性能的变化。
塑性加工具有高效、优质、低耗等特点，是材料加工 和零部件制造的重要手段。据粗略估计，有75%的零 件毛坯和50%的精加工零件是采用塑性成形的方式完 成的。
塑性加工新技术
柔性快速制造技术：无模多点成形和数控渐进 成形，借助于高度可调整的基本体群构成离散 的上、下工具表面，代替传统的上、下模具进 行板材的曲面成形；
复合材料塑性成形技术：双金属复合、铝塑复 合板、管、叠层材料成形；
复合加工方式的技术：连续挤压、连续铸挤、 连铸连轧和连续铸轧等。
新能源的利用---- 激光
改变超声波强度，可改变坯料变形阻力和设备载荷，大 幅度提高产品的质量和材料成形极限；
管材、线材和棒材的拉拔成形、板材拉深成形都可以引 入超声波，形成塑性成形新技术，成为一些特殊新材料 的有效加工途径。
功率超声波成形
柔性成形技术
以软介质（主要是各种液体）代替半边刚性模具， 减小模具制造成本；
显著地提高材料的抗疲劳和抗应力腐蚀等性能，
激光冲击成形原理
吸收层：黑漆、石墨、铝箔 约束层：水、树脂、硅胶
单次激光冲击下板料的典型成形截面
新能源的利用----电磁场力
利用金属材料在交变电磁场中产生感生电流（涡流）， 感生电流又受到电磁场的作用力，当电磁压力达到材料 的屈服强度时，金属材料将发生塑性变形；
凹模的高覆模性， 可控性好：单脉冲冲压变形可控在0.035mm，最大变形可控在若
第1章-塑性加工金属学
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
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3. 特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，
金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形 量。可加工用轧制或锻造加工有困难甚至 无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和 型材。
③ 灵活性很大，只需更换模具，即可生产出 很多产品。
④ 产品尺寸精确，表面质量好。
⑤ 工艺流程简单，设备投资少，实现生产过程 自动化和封闭化比较容易。
• 外层网格变形为平行四边形，说明承受了剪切变 形，外层金属的主延伸变形比内层的大，沿纵向 制品后端的主延伸变形比前端的大。
• 使用平模或大模角锥模挤压时，都存在死区。模 角增大、摩擦加大、挤压比减小、挤压速度降低， 死区增大。死区的存在对提高制品表面质量极为 有利。
• 棒材前端横向线弯曲很小，制品头部晶粒粗大， 机械性能低劣，应切除。
1.变形区主要参数 2. 轧件在轧辊作用下产生变形的 区 域叫变形区，变形区以外两端 不 产生 变形的区域叫外区或刚端。
（1）压下量
h 2R(1 cos )
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
l Rh ( h2 ) Rh 4
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
b0
h0
⑥ 金属的固定废料损失较大。压余量10～15％， 轧件的切头尾损失仅为1～3％。
⑦ 加工速度低。 ⑧ 沿长度和断面上制品的组织、性能不够均一。 ⑨ 工具消耗较大。
小结： 挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多
的有色金属管、棒、型材及线坯。在生产断面复杂 的或薄壁的管材和型材，直径与壁厚之比趋近于2的 超厚壁管材，以及脆性的有色金属和钢铁材料方面， 挤压法是唯一可行的压力加工方法。
• 1 咬入条件
• 1) 咬入:依靠回转的轧辊与轧件之间 的摩擦力,轧辊将轧件拖入轧辊之间 的现象.
2) 咬入条件的确定(分析金属刚被咬入时的受力)
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
受力分析
α
p
αα
轧件受力分析
轧辊受力分析
轧件受垂直合力: (使轧件受压变形)
F y T sin p cos (T Pf )
第三节 挤压
一、挤压原理、基本方法 及特点
1. 挤压定义：对放在挤压筒内的金属坯料 施加压力，使之从特定的模孔中流出， 获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加 工方法。
2. 挤压方法： 可按挤压方向、变形特征、 润滑状态、挤压温度、挤压速度、模具 种类或结构、坯料形状或数目、制品形 状或数目分类。
常用挤压方法
水平合力 :
F x T cos p sin 当 F x 0轧件才可能被咬入, 完成轧制.
结论
T sin tg P cos f tg (咬入条件)
说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
物理概念
• 根据物理概念: • 摩擦系数可用摩擦角表示.即摩擦角的正切
就是摩擦系数f. • tgβ=f • 则 tgβ≥tgα • β≥α • 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入
轧件边旋转边沿自身纵轴线方向前进，且前进
方向与轧辊纵轴线方向成一定角度。
5.
横轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件沿自
己的横轴线方向运动前进，与轧辊纵轴线垂直。
3. 按轧制生产过程 半成品轧制—开坯 成品轧制—粗轧、精轧
纵轧
斜轧
横轧
三、板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
（3）终了挤压阶段 挤压力上升
各种缩尾形成过程示意图 减少缩尾的措施：进行不完全挤压，留压 余；脱皮挤压；机加工锭坯表面。
2. 反挤压时的金属流动
• 挤压力比正挤压小30～40％，且与坯料长度 无关。
• 反挤压时的塑性变形区很小，集中在模孔附 近，网格的横向线与筒壁基本上垂直，进入 模孔时才发生剧烈的弯曲。不存在锭坯内中 心层与周边层区域的相对位移，金属流动较 均匀。
角, β =α为临界条件
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
改善咬入条件的途径： （1）降低角： （2）提高角：
二、轧制方法
1. 按轧制温度 热轧
2.
冷轧
2. 按轧件与轧辊的相对运动关系
3.
纵轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件运动
方向与延伸方向与轧辊纵轴线垂直。
4.
斜轧：轧辊的纵轴线倾斜互成一定角度，
• 产生挤压缩尾的倾向很小，压余可比正挤压 时减少一半。
• 挤压筒和模具的磨损小，寿命长。
• 死区很小，恶化制品表面质量。
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
D
R O
a
A
C
B
l
b1
h1
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率
(h / h0 ) 100%
（5）宽展
b =b1－b0
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
4 实现轧制过程的条件
• 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转 的轧辊咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的 条件，具有非常重要的实际意义．
二、挤压基本理论
1. 正挤压时金属的流动
挤 压 力 P
Ⅰ
正挤压
பைடு நூலகம்反挤压
Ⅱ
Ⅲ
挤压轴位移
（1）填充挤压阶段： 锭筒间隙，填充系数 Rt=Ft/F0 坯锭的长度与直径之比
（2）基本挤压阶段 挤压比＝锭坯断面积/制品断面积
• 纵向线两次弯曲，弯曲角度由外向内逐渐缩小。 压缩锥（变形区）。
• 横向线弯曲。
塑性加工工艺
第二节 轧制
轧制定义： 靠旋转的轧辊与轧件之间形成
的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并 使之受到压缩产生塑性变形的过程。
一、轧制过程及其基本原理
• 简单理想轧制过程： • 两个轧辊均被驱动、直径相等、转速相同； • 轧制过程中两个轧辊完全对称； • 轧辊为刚性的；轧件除受轧辊作用外，不受
其它外力作用； • 轧件的机械性质均匀。
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
四、管材轧制
1. 无缝钢管 （1）穿孔
（2）轧管：自动轧管机 （3）均整：带芯棒斜轧 （4）定径和减径：无芯棒连轧
2. 焊管 将管坯（钢板或带钢）弯曲成所需的钢管形 状，然后采用焊接法焊接成钢管。