第6章 塑性成形技术
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。
wwei材料成形技术(塑性)1
二、金属塑性成形的基本生产方式 1、轧制：金属毛坯在两个轧辊之间受压变形而形成各 种产品的成形工艺，图6-1。 2、挤压：金属毛坯在挤压模内受压被挤出模孔而变形 的成形工艺，图6-3。 3、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的成形 工艺，图6-5。 4、自由锻：金属毛坯在上下砥铁间受冲击或压力而变 形的成形工艺，图6-7（a）。 5、模锻：金属坯料在既有一定形状的锻模模膛内受击 力或压力而变形的成形工艺，图6-7（b） 。
塑性愈大、变形抗力愈小，材料的可锻性愈好
4、可锻性的影响因素
（1）化学成分 A、碳钢中碳和杂质元素的影响
C、H、P（冷脆）、S （热脆） B、合金元素的影响
塑性降低，变形抗力提高。
（2）内部组织
单相组织（纯金属或者固溶体）比多相组织塑性好。 细晶组织比粗晶组织好； 等轴晶比柱状晶好。 面心立方结构的可锻性最好，体心立方结构次之， 而密排六方结构可锻性最差。
冲击力和压力
锻压是锻造与冲压的总称。
★锻造：在加压设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局 部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法。锻造通常是在高温（再结晶温度以上）下成形的，
因此也称为金属热变形或热锻。
★锻造特点：1、压密或焊合铸态金属组 织中的缩孔、缩松、空隙、气泡和裂纹。 2、细化晶粒和破碎夹杂物，从而获得一 定的锻造流线组织。因此，与铸态金属 相比，其性能得到了极大的改善。 3、主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯。 如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。 4、高温下金属表面的氧化和冷却收缩等各方面的原因，锻件精度 不高、表面质量不好，加之锻件结构工艺性的制约。
2、晶粒和分布在晶界上的非金属夹杂物ห้องสมุดไป่ตู้沿变形方向被拉长， 但是拉长的晶粒可经再结晶又变成等轴细粒状，而这些夹杂物不能 改变，就以细长线条状保留下来，形成了所谓的纤维组织。 纤维组织的化学稳定性很高，只有经过锻压才能改变其分布方向， 用热处理是不能消除或改变纤维组织形态的。 纤维组织使金属的力学性能具有明显的方向性。
金属塑性成形优秀课件
概述
塑性成形又称压力加工。它是利用金属在外力作用下产生 的塑性变形．以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料 (如金属型材、板材、管材和线材等)、毛坯或零件的生产方法。
压力加工可生产出各种不同截面的型材(加板材、线材、 管材等)和各种机器零件的毛坯或成品(如轴、齿轮、汽车大梁、 连杆等)。
加工硬化是一种不稳定现象，具有自发地回复到稳定状 态的倾向。加工硬化的消除方法主要有回复和再结晶。
T回 = （0.25~0.3）T熔 T再 = （0.35~0.4）T熔
根据需要对冷变形金属进行回复处理与 再结晶退火，前者使冷变形金属保持力学 性能(如硬度、强度、塑性等)基本不变， 部分地消除残余应力；后者使冷变形金属 的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著 提高，内应力和加工硬化完全消除，金属 又恢复到冷变形之前的状态，再次获得良 好塑性。
实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
τ
τ
9
2）孪生： 晶体的一部分相对一部分沿一定的晶面发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形
晶内变形
滑移 孪生
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
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二、塑性变形后金属的组织和性能
• 金属塑性变形时，在改变其形状和尺寸 的同时，其内部组织结构以及各种性能 均发生变化。塑性变形时的温度不同， 金属变形后的组织和性能也有所不同。 因此，金属的塑性变形分为冷变形和热 变形两种。冷变形是指金属在再结晶温 度以下进行的塑性变形；热变形是指金 属在再结晶温度以上进行的塑性变形。
（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性下 降，抗剪能力提高。
为了充分利用纤维组 织的性能．设计制造 零件应尽量使零件受 最大拉应力方向与纤 维方向一致．受最大 剪切应力方向与纤维 方向垂直，并使纤维 方向与零件的轮廓相 符合而不被切断。
(完整word版)塑性成形方法
第五节其它塑性成形方法随着工业的不断发展，人们对金属塑性成形加工生产提出了越来越高的要求，不仅要求生产各种毛坯,而且要求能直接生产出更多的具有较高精度与质量的成品零件.其它塑性成形方法在生产实践中也得到了迅速发展和广泛的应用，例如挤压、拉拔、辊轧、精密模锻、精密冲裁等。
一、挤压挤压：指对挤压模具中的金属锭坯施加强大的压力作用,使其发生塑性变形从挤压模具的模口中流出,或充满凸、凹模型腔，而获得所需形状与尺寸制品的塑性成形方法.挤压法的特点：（1)三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性，不仅有铜、铝等塑性好的非铁金属,而且碳钢、合金结构钢、不锈钢及工业纯铁等也可以采用挤压工艺成形。
在一定变形量下，某些高碳钢、轴承钢、甚至高速钢等也可以进行挤压成形。
对于要进行轧制或锻造的塑性较差的材料，如钨和钼等，为了改善其组织和性能，也可采用挤压法对锭坯进行开坯。
(2）挤压法可以生产出断面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变断面的零件。
(3）可以实现少、无屑加工，一般尺寸精度为IT8～IT9,表面粗糙度为Ra3。
2～0。
4μ m,从而(4）挤压变形后零件内部的纤维组织连续，基本沿零件外形分布而不被切断,从而提高了金属的力学性能.（5）材料利用率、生产率高；生产方便灵活，易于实现生产过程的自动化.挤压方法的分类：1．根据金属流动方向和凸模运动方向的不同可分为以下四种方式：(１)正挤压金属流动方向与凸模运动方向相同，如图2—69所示。
(２）反挤压金属流动方向与凸模运动方向相反,如图2—70所示.（３）复合挤压金属坯料的一部分流动方向与凸模运动方向相同，另一部分流动方向与凸模运动方向相反，如图2—71所示。
（４)径向挤压金属流动方向与凸模运动方向成90°角，如图2—72所示。
图2-69 正挤压图2—70 反挤压图2—71 复合挤压图2-72 径向挤压2．按照挤压时金属坯料所处的温度不同，可分为热挤压、温挤压和冷挤压三种方式：(１）热挤压变形温度高于金属材料的再结晶温度。
金属塑性成形课件
2023-11-06•金属塑性成形概述•金属塑性成形工艺•金属塑性成形设备•金属塑性成形技术的发展趋势•金属塑性成形过程中的缺陷与质量控制目•金属塑性成形实例分析录01金属塑性成形概述金属塑性成形是一种使金属材料发生塑性变形，以获得所需形状、尺寸和性能的加工方法。
金属塑性成形广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子等领域，是一种重要的材料加工技术。
金属塑性成形的定义金属塑性成形可以制造出复杂形状的零件，并且能够获得较高的精度和表面质量。
与切削加工相比，金属塑性成形具有更高的材料利用率和更低的能耗。
金属塑性成形过程中材料的变形是均匀的，因此可以避免应力集中和裂纹等缺陷。
金属塑性成形的特点03金属塑性成形的基本原理包括应力状态、屈服准则、塑性流动规律等。
金属塑性成形的基本原理01金属塑性成形的原理是基于金属的塑性变形规律，即在外力作用下，金属材料会发生形状和尺寸的变化。
02在金属塑性成形过程中，材料的变形受到应力状态、变形温度、变形速度等因素的影响。
02金属塑性成形工艺自由锻工艺自由锻是利用冲击力或静压力使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义特点流程应用自由锻具有较大的灵活性，可以生产形状各异的锻件，但生产效率较低，适用于单件或小批量生产。
自由锻的流程包括坯料准备、加热、变形和锻后冷却。
自由锻主要用于大型锻件和难变形材料的加工，如轴、轮毂、法兰等。
模锻工艺模锻是利用模具使金属坯料变形，并施加外力将其锻造成所需形状和尺寸的锻造方法。
定义模锻具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具制造成本较高。
特点模锻的流程包括坯料准备、加热、放入模具、变形、锻后冷却和修整。
流程模锻广泛应用于中小型锻件的生产，如齿轮、轴套、法兰等。
应用板料冲压工艺板料冲压是利用冲压机将金属板料变形，并施加外力将其冲制成所需形状和尺寸的加工方法。
定义板料冲压具有较高的生产效率，且能获得较为精确的形状和尺寸，但模具对材料的厚度和硬度有一定要求。
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。
1-何谓塑性成形
锻压成形的金属流动过程
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塑性成形概论
1、何谓塑性成形技术
定义 金属塑性成形技术是通过对坯料施加外力，使其产生塑性变形， 金属塑性成形技术是通过对坯料施加外力， 使其产生塑性变形 ， 改变其尺寸、形状及性能，用以制造机械零件、 改变其尺寸、 形状及性能 ， 用以制造机械零件、 工件或毛坯的成 形方法。 形方法。 塑性成形工艺的分类 体积成形 板料成形: 板料成形:分离工序与成形工序 特征 DIN:德国标准化学会(全称为 DIN:德国标准化学会(全称为Deutsches Institut für Normung)， ) 英文名称: 英文名称:German Institute for Standardization
用于制造各种形状的平板零 件
冲孔 StanzenⅡ Ⅱ
用模具沿封闭线冲切板料， 用模具沿封闭线冲切板料，冲 下的部分为废料
用于冲平板件或成形件上的 孔
切断 Scheren
用剪刀或模具切断板料， 用剪刀或模具切断板料，切断 线不是封闭的
多用于加工形状简单的平板 零件
切边 Schlagen
用模具将工件边缘多余材料冲 切下来
germaninstitutestandardization12塑性成形概论1何谓塑性成形技术13塑性成形概论1何谓塑性成形技术图110din8582对塑性成形工艺方法的分类14塑性成形概论多用于不对称的成双或成组冲压之后把冲压加工成的半成品切开成为两个或数个零件teilen在板料上或成形件上冲切出窄nutschlagen主要用于立体成形件用模具将工件边缘多余材料冲切下来切边schlagen多用于加工形状简单的平板零件用剪刀或模具切断板料切断线不是封闭的切断scheren用于冲平板件或成形件上的用模具沿封闭线冲切板料冲下的部分为废料冲孔stanzen用于制造各种形状的平板零用模具沿封闭线冲切板料冲下的部分为工件stanzen应用范围工序特征工序名称表11分离工序15塑性成形概论表12成形工序工序名称工序特征弯曲biegen用模具使板料弯曲成一定角度或一定形状tiefziehen用模具将板料拉成任意形状的空心件flanschen用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁aufbauchen用模具对空心件施加向外的径向力使局部直径扩大16塑性成形概论表12成形工序将工件不平的表面压平
塑性成形技术基础.ppt
（2-21）
d 3 dt 2
4）全量理论 （1）基本假设条件 ①理想刚塑性材料的假设； ②塑性变形和弹性变形属同一量级； ③加载过程符合简单加载条件，则应力偏 张量的各个分量与应变偏张量的各个分量
成正比。
（2）伊留申理论
3 式中： 2
1 时， 、 1； 当
0 、 2 / 3。 由 时， 2
2 3
( )/2 2 1 3
1 变化至
3
时，相应的 值变化范围为 1～ 2 / 3。现以 为纵坐标， 为横坐标 ,得 随 变化的几 何图形，如图所示。
图2-14 三向同号和异号应力状态下的屈服准则
根据屈服准则可知，为了使该单元体发 生塑性变形，对于三向压力状态时应满足：
即：
1 3 s
s 1 3
对于而两压一拉应力状态时应满足： 即：
1 3 s s 3 1
显然，第一种情况下 1 的绝对值（即变形抗力） 要比第二种情况下的大。
（2-13）
（3）塑性方程
2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 6 ( ) 2 x y y z z x x y y z z x s 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) 2 1 2 2 3 3 1 s
2
1
2.4 塑性变形时应力应变关系 分析塑性变形问题，需要知道塑性 变形时，应力状态和应变状态之间的关 系。这种关系的数学表达式叫做本构方
程，也称物理方程。
1）塑性变形时应力应变关系的特点 弹性变形时，应力与应变成线性关系。 弹性变形是可逆的，应变由应力状态唯一确 定，和应力状态如何达到的历史无关。应力 应变之间的这种线性关系，可由广义虎克定
塑性成形
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
塑性成形
塑性成形理论基础 塑性成形方法 塑性成形工艺设计 塑性加工方法的结构工艺性 塑性成形新发展
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塑性成形：指固态金属在外力作用下产生塑性变形， 获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方 法。具有较好塑性的材料如钢和有色金属及其合金均可 在冷态或热态下进行塑性成形加工。
3.1.5 金属的锻造性能
金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工 方法成形的难易程度，是金属的工艺性能指标之一。常 用金属的塑性和变形抗力两个因素来综合衡量。塑性越 好，变形抗力越小，则锻造性能越好。影响金属锻造性 能的因素有：金属的本质和金属的变形条件。
1.金属本质的影响
1）金属的化学成分：化学成分不同，塑性不同，锻造 性能不同。 2）金属的组织状态：组织结构不同，锻造性能不同； 单一固溶体组成的合金，塑性好，锻造性能好；铸态柱 状组织和粗晶结构不如细小均匀的晶粒结构；金属内部 有缺陷也不一样。
再结晶的最低温度称为再结晶温度，一般纯金属的再 结晶温度为：
T再 0.4T熔
再结晶处理： 利用金属再结晶过程消除低温变形后的冷变 形强化，恢复金属的良好塑性，以利于后继的冷变形加工。
4. 冷变形和热变形 冷变形：指金属在其再结晶温度以下进行塑性变形。如冷 冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔，能获得较高的硬 度及表面质量。
2）双晶：亦叫孪晶。晶体在外力作用下，晶体内一部分原 子晶格相对于另一部分原子晶格发生转动。如图3-5所示。 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，故它的塑性变形很复杂，可分为晶内变 形和晶间变形。晶粒内部的塑性变形称为晶内变形；晶粒 之间相互移动或转动称为晶间变形。如图3-6所示。 多晶体的晶内变形方式和单晶体一样，也是滑移和双 晶，但各个晶粒所处的塑性变形条件不同，即晶粒内晶格 排列的方向性决定了其变形的难易，与外力成45度的滑移 面最易变形。因为其产生的切应力最大。如图3-7反映了 晶粒位向与受力变形的关系。
塑性成形技术重点内容
第一部分绪论一、塑性成形工艺分类1一次塑性加工：轧制、挤压、拉拔等工艺，是生产型材、板材、线材、管材的加工方法。
2二次塑性加工：以一次塑性加工获得的型材、板材、线材、管材、棒材为原材料进行再次塑性成形——冲压、锻造。
第二部分冲压工艺一、冲压加工三要素：1冲压设备2模具3原材料二、冲压工艺分类：1按变形性质分：⑴分离工序——被加工材料在外力作用下产生变形，当作用在变形部分的应力达到了材料的抗剪强度，材料便产生剪裂而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。
⑵成形工序——被加工材料在外力作用下仅仅产生塑性变形，得到一定形状和尺寸的零件，这些冲压工序统称成形工序。
2按变形方式分：冲裁、弯曲、拉深、成形。
3按工序组合形式分：⑴复合冲压⑵连续冲压⑶连续-复合冲压三、板料力学性能与冲压成形性能的关系1两种失稳状态：⑴拉伸失稳——板料在拉应力作用下局部出现缩颈或断裂。
⑵压缩失稳——板料在压应力作用下出现起皱。
2衡量冲压成形性能的标准——破裂性、贴模性、定形性。
⑴冲压成形性能——板料对冲压成形工艺的适应能力。
⑵贴模性——板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力。
影响贴模性的因素是起皱、塌陷。
⑶定形性——零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。
影响定形性的主要因素是回弹。
3板平面各向异性指数△γ△γ↑，表示板平面内各向异性↑，拉深时在零件端部出现不平整的凸耳现象，必须进行修边处理。
第三部分锻造工艺第一章热锻（P239）一、锻造分类1按变形温度：热锻、温锻、冷锻2按作用力来源：①手工锻造②机械锻造：自由锻模锻胎膜锻特种锻造胎膜锻——在自由锻设备上采用活动模具成形锻件的方法。
二、锻前加热(P242)1目的：↑塑性，↓变形抗力，使之易于流动成形并获得良好的锻后组织。
2加热方法：⑴火焰加热⑵电加热：①感应电加热②接触电加热③电阻炉加热⑶少无氧化加热：精锻生产中，实现少无氧化加热的加热方法：①快速加热②介质保护加热③少无氧化火焰加热三、锻造温度范围选择原则（P245~246）1始锻温度T始：AE线以下150~250℃，尽可能高，但不能过高2终锻温度T终：①碳钢：T终≧A1线②亚共析钢：T终=A3+15~50℃（800℃左右），尽可能低，但不能过低③共析钢和过共析钢： A1+50~70℃≤T终≤Acm线参见P246图9-9四、加热缺陷（P247）1氧化：生成氧化铁（氧化皮）2脱碳：表面含碳量↓，变软3过热：强度和韧性↓定义：当毛坯加热温度超过始锻温度或毛坯在高温下停留时间过长，都会引起奥氏体晶粒迅速长大，即过热。
先进塑性成形技术
先进塑性成形技术先进塑性成形技术简介一、微成型技术（Microform）微成型技术是一种仅有十几年历史的新兴技术,它是指以塑性加工的方法生产至少在二维方向上尺寸处于亚毫米级的零件或结构技术。
典型的微成型技术工艺有微挤压、微钣金、微模锻工艺等。
它是一种可以进行重复的批量生产复杂而有精密微细结构塑件的制造技术。
在微成形技术中，最突出的特点是微尺度效应。
1、微成型技术的特点及应用微成型技术继承了传统塑性加工技术生产效率高、材料利用率高、力学性能好等优点, 可以采用各种塑性加工方法, 如冲裁、拉伸、挤压和弯曲等, 精密成形各种复杂形状的微型零件, 广泛运用于电子和微机械产品中, 如集成电路引线框和紧固件。
微成型技术用于航空航天领域时可以大幅减少航天器的重量，如果把一颗人造地球卫星上的素有零部件都采用微成型技术加工成微观尺寸的话其重量将会变得非常轻，发射航天器所需的燃料也会相应地减少很多，这样就能使航空航天成本降低，另外，大部分航天器都属于一次性产品，减小其尺寸后可节省更多珍稀材料；微成型技术也可用于医疗卫生方向，比如人体微血管在被血液垃圾堵塞后容易导致脑淤血、冠心病等危险的发生，传统的治疗方法是采用搭桥等大手术，这样的手术本身就很危险而且会留下术后各种不适，对人体造成很大伤害。
采用微成型技术制造尺寸极为细小的机器人将其导入人体血管后用其自带的微型道具便可以疏通血管减少病人的痛苦。
2、现阶段微成型技术领域微成型技术是一种只有十几年历史的新兴技术，其理论基础和制造技术还很不完善。
现有的生产方法可以生产三维的单晶硅、纯金属和一些二元合金等微型部件, 在研究室中可以做出尺寸在微米级的齿轮等细小零部件，然而实际应用却并不多，并且多数情况下生产成本是非常高的, 且难以做到批量生产。
但是由于这一技术的诸多优势和广泛的应用领域，许多世界工业发达国家，如美国、日本及欧洲各国投入了大量资金资助相关研究。
美国国会把微电子机械系统作为21世纪重点发展的学科之一；日本政府和许多知名企业如Olympus等在微成型机械与微成型研究方面投入大量资金；德国研究技术部将微型机械系统列为新开发的重点项目，德国的CIRP成员也致力于微成型领域的研究。
第6章挤出成型工艺
第六章挤出成型工艺第一节热塑性塑料工艺特性（一）收缩率热塑性塑料加工成型中产生的热收缩产生原因：宏观：材料的热胀冷缩行为－微观：分子间自由体积发生变化。
通常高分子材料的热膨胀系数远大于金属材料、陶瓷材料。
影响热塑性塑料成形收缩的因素如下：第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺1、塑料品种热塑性塑料成形过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显。
另外成形后的收缩、退火或调湿处理后的收缩一般也都比热固性塑料大。
第六章挤出成型工艺2、塑件特性成形时融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。
由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。
另外，有无嵌件及嵌件布局，数量都直接影响物料流动方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小，方向性影响较大。
第六章挤出成型工艺3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响物料流动方向、密度分布、及成形时间。
直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。
距进料口近的或与物料流动方向平行的则收缩大。
4、成形条件模具温度高，融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。
另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。
第六章挤出成型工艺（二）流动性1、热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。
分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、表现粘度小；流动比大的则流动性就好。
按模具设计要求我们大致可将常用塑料的流动性分为三类：第六章挤出成型工艺（1）流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素；（2）流动性中等改性：聚苯乙烯（例ABS·AS）、PMMA、聚甲醛、聚氯醚；（3）流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。
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？
第6章 塑性成形技术
胀形变形过程
§6-1 板料成形方法及其模具
（3）变形区应力、应变状态：如图所示，在变形区内，坯 料在双向拉应力作用下，沿切向和径向产生伸长变形，厚度 变薄，表面积增大。生产中的起伏成形、压凸包、压筋、圆 柱形空心毛坯的鼓肚成形、波纹管及平板毛坯的张拉成形等 都属于胀形成形。 （ 4 ）胀形力－行 程曲线：与拉深不 同，胀形时变形区 是在不断扩大的。 因此，胀形变形的 力－行程曲线是单 调增曲线，产生破 裂时，胀形力达到 最大值。胀形破裂 也属于强度破裂。 胀形变形区应力、应变状态
分类 分 板 离 冲孔 成形 方法 落料 简 图 特点及应用范围 用模具沿封闭轮廓线冲 切，冲下部分是零件。 用于制造各种平板零件 或者成形工序制坯 用模具沿封闭轮廓线冲 切，冲下部分是废料。 用于冲制各类零件的孔 形 把板料沿直线弯曲成各 种形状，板料外层受拉 伸力，内层受压缩力。 可加工形状复杂的零件
翻边变形规律
§6-1 板料成形方法及其模具
2.主要工艺参数 翻边系数Kf=d0/d反映了翻边加工的变形程度。当 Kf<Kfmin时，翻边件会产生破裂。在生产中，翻边系 数Kf是进行翻边工艺计算和模具设计的最主要工艺 参数。Kfmin表示内孔翻边的加工极限。
冲裁力-行程曲线 1-低塑性材料，2，3-塑性材料
§6-1 板料成形方法及其模具
（5）冲裁件断面特征：冲裁件断面由圆角带、光亮带、断 裂带和毛刺四部分组成。圆角带是刃口附近板料弯曲和伸长 变形的结果，是变形区对这部分坯料作用而产生的。光亮带 是在侧压力作用下板料相对滑移的结果。由于裂纹的产生一 般在刃口侧面，故在普通冲裁加工中总有毛刺产生。
§6-1 板料成形方法及其模具
变形区应力、应变状态
§6-1 板料成形方法及其模具
第六章金属塑性成形工艺理论基础
3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好， 一般不需机械加工即可作零件使用。 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机 械化和自动化。
5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。
6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用 高，只适用于大批量生产。
坯料在锻造过程中，除与上下抵铁或其它辅 助工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形 不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保 证，所用设备与工具通用性强。
自由锻主要用于单件、小批生产，也是生产 大型锻件的唯一方法。
1) 自由锻设备
空气锤 它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适
用于小型锻件；65~750Kg
挤压成形是使坯料在外力作用下，使模具内的金属坯 料产生定向塑性变形，并通过模具上的孔型，而获得 具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。
图6-3 挤压
挤压的优点：
1）可提高成形零件的尺寸精度，并减小表面粗糙 度。 2）具有较高的生产率，并可提高材料的利用率。 3）提高零件的力学性能。 4）挤压可生产形状复杂的管材、型材及零件。
3）精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不 平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形、平 整端面、校直弯曲。
3）自由锻的特点
优点：
1）自由锻使用工具简单，不需要造价昂贵的模具；
2）可锻造各种重量的锻件，对大型锻件，它是唯一方法
3）由于自由锻的每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属 的流动阻力也小，故同重量的锻件，自由锻比模锻所需的 设备吨位小。
实例：
当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与 杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力 顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱(如图示 )。
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体
积
轧制
成
挤压
形
拉拔
§6-1 板料成形方法及其模具
一、冲裁 1.冲裁加工特点 (1)冲裁过程：冲裁包括弹性变形、塑性变形 和断裂分离三个阶段
冲裁变形过程原理示意图 1-凸模，2-板料，3-凹模
§6-1 板料成形方法及其模具
(2)主要变形区：是以凸模与凹模刃口连线为中心的 纺锤形区域。变形区的大小与材料特性、模具间隙 和约束条件等因素有关。
拉深力-行程曲线
§6-1 板料成形方法及其模具
（5）拉深变形规律:图显示了毛坯几何尺寸和板料成形工序类 型的关系。由图可见，若毛坯底部带有底孔时，坯料在外力作 用下可能产生拉深、胀形和内孔翻边三种形式的变形。坯料进 行哪种形式的变形由金属的变形规律所决定，即金属的变形对 应于最低的载荷值。
拉深变形规律
§6-1 板料成形方法及其模具
2.主要工艺参数 拉深系数m＝d/D或它的倒数拉深比R＝D/d反映了拉 深变形程度。当m≤mmin或R≥Rmax时，制件会开裂。 在生产中，m或R是进行工艺计算和模具设计的最主 要工艺参数。mmin或Rmax表示拉深的加工极限。一般 而言，圆筒形件的首次极限拉深系数mmin为0.5左右。
§6-1 板料成形方法及其模具
二、弯曲 1.弯曲变形特点 （1）弯曲变形过程：图显示了V形件弯曲变形过程。包括弹性 弯曲，弹－塑性弯曲、塑性弯曲和校正弯曲四个阶段。
弯曲变形区
弯曲变形过程四个阶段
§6-1 板料成形方法及其模具
弯曲变形区及应力状态变化
§6-1 板料成形方法及其模具
（2）主要变形区：如图所示。板料主要变形区是曲率发生变化 的圆角部分。此处，原正方形网格变成了扇形。在圆角区，板 料内层受压缩短，外层受拉伸长。由内、外层表面至板料中心， 各层的缩短和伸长程度不同，变形是极不均匀的。在缩短和伸 长层之间存在一长度不变的应变中性层。 （3）变形区应力、应变状态：应力、应变状态与板料相对宽度 有关。 b/t≤3 时，称为窄板，弯曲时，宽度方向上材料可自由 变形，沿宽度方向的应力近似为零，变形区处于平面应力和立 体应变状态； b/t≥3时，板料称为宽板，弯曲时，宽度方向变 形阻力较大，弯曲后板宽基本不变。故沿宽度方向应变近似为 零，变形区处于平面应变和立体应力状态。
§6-1 板料成形方法及其模具
制件出现裂纹或缩 颈时的最大参数 max、 hmax、和Kmax作为胀形 变形的加工极限。
§6-1 板料成形方法及其模具
五、翻边 1.翻边变形特点 (1)翻边变形过程：如图，带圆孔 的环形毛坯被压边圈压紧，当滑 块下行时，板料产生弯曲的同时， 底孔不断扩大，凸模下材料向侧 面转移，直到完全贴靠凹模形成 直立竖边。翻边变形过程实质是 弯曲、扩孔和翻边的变形的过程。 （2）主要变形区：如图所示，内 孔翻边时，主要变形区被限制在 凹模圆角以内的（d-d0）环形区域 内。与拉深成形相同，在内孔翻 边过程中，变形区在不断缩小。
拉深件的区域划分
§6-1 板料成形方法及其模具
（4）拉深力－行程曲线:由图可见，变形初到中期，硬化使拉 深力增大的速度超过法兰面积减小使拉深力降低的速度，拉深 力增加。二者对于拉深力增、减速度影响处于均衡的瞬时，力 达到最大值。此后，面积减小使拉深力降低的速度超过加工硬 化使拉深力增大的速度，拉深力下降。
料 工
序 成
成 弯曲 形 形 工 序
§6-1 板料成形方法及其模具
拉深 成 法兰区坯料载切向压应力、 径向拉应力作用下向直壁流 动，制成筒形或带法兰的筒 形零件
形
胀形
平板毛坯或者管坯载双向 拉应力作用下产生双向伸长 变形。用于成形凸包、凸筋 或鼓凸空心零件
工 翻边 序 在预先冲孔的板料或未经 冲孔的板料是上，载双向拉 应力作用下产生切向伸长变 形，冲制带有直边的空心零 件
翻边变形规律
§6-1 板料成形方法及其模具
2.主要工艺参数 翻边系数Kf=d0/d反映了翻边加工的变形程度。当 Kf<Kfmin时，翻边件会产生破裂。在生产中，翻边系 数Kf是进行翻边工艺计算和模具设计的最主要工艺 参数。Kfmin表示内孔翻边的加工极限。
§6-1 板料成形方法及其模具
（4）内孔翻边力－行程曲线 在翻边变形过程中，由于变形区的减少和加 工硬化对扩孔、翻边力的相反效果，力－行程曲线 与拉深时类似，也会出现由上升到下降的起伏形状。
翻边力-行程曲线
§6-1 板料成形方法及其模具
（5）翻边变形规律：如图所示，当毛坯外径足够大， 预制孔径也较大时，拉深变形和胀形变形阻力大于 扩孔变形阻力，变形的性质由扩孔和翻边来决定。 摩擦与润滑条件、压边力、模具的几何形状等因素 也会在不同程度上影响到工序的变形性质及翻边在 整个成形过程中所占的比例。
§6-1 板料成形方法及其模具
三、拉深 1.拉深变形特点 （1）拉深变形过程:如图，凸模与毛坯接触时，毛坯首先弯曲， 与凸模圆角接触处的材料发生胀形。凸模继续下降，法兰部分 坯料在切向压应力、径向拉应力作用下通过凹模圆角向直壁流 动，进行拉深变形。拉深是弯曲、胀形、拉深的变形过程。
拉深变形过程
§6-1 板料成形方法及其模具
§6-1 板料成形方法及其模具
变形区应力、应变状态
§6-1 板料成形方法及其模具
（4）弯曲力—行程曲线:图显示了弯曲时的力—行程曲线。 从曲线中可以看出，板料首先发生弹性弯曲，之后进入弹塑 性和塑性弯曲。在此阶段，变形程度增大，硬化加剧，但与 此同时变形区范围减小，故弯曲力基本不变或略有减小。当 凸、凹模与板料贴合并进行校正弯曲时，弯曲力将急剧增大。
胀形变形过程
§6-1 板料成形方法及其模具
（3）变形区应力、应变状态：如图所示，在变形区内，坯 料在双向拉应力作用下，沿切向和径向产生伸长变形，厚度 变薄，表面积增大。生产中的起伏成形、压凸包、压筋、圆 柱形空心毛坯的鼓肚成形、波纹管及平板毛坯的张拉成形等 都属于胀形成形。 （ 4 ）胀形力－行 程曲线：与拉深不 同，胀形时变形区 是在不断扩大的。 因此，胀形变形的 力－行程曲线是单 调增曲线，产生破 裂时，胀形力达到 最大值。胀形破裂 也属于强度破裂。 胀形变形区应力、应变状态
分类 分 板 离 冲孔 成形 方法 落料 简 图 特点及应用范围 用模具沿封闭轮廓线冲 切，冲下部分是零件。 用于制造各种平板零件 或者成形工序制坯 用模具沿封闭轮廓线冲 切，冲下部分是废料。 用于冲制各类零件的孔 形 把板料沿直线弯曲成各 种形状，板料外层受拉 伸力，内层受压缩力。 可加工形状复杂的零件
§6-1 板料成形方法及其模具
分 类 成形方法 锻造 简 图 特点及应用范围 用通用工具或模具对金属加压， 通过金属体积转移和分配来获 得零件或毛坯的成形方法。自 由锻主要用于单件、小批量或 大锻件生产；模锻适用于大批 量生产 通过一对旋转坯料局部加压连 续成形的加工方法。可以生产 型材，板材和管材，也可利用 其原理来生产零件或毛坯 通过模具使坯料在强烈压应力 作用下从模孔中挤出以获得所 需尺寸、形状和性能的制件。 可生产各种型材或直接加工零 件 使金属通过凹模进行拉伸，得 到其截面与凹模孔截面相同的 棒料、管材或线材
翻边变形过程与变形 区应力、应变状态
§6-1 板料成形方法及其模具
（3）变形区应力、应变状态：由图，变形区应力状 态为双向拉应力状态。孔边缘处，板料径向可自由 变形，故r为零而达最大值。与胀形变形不同，内 孔翻边成形时，在双向拉应力作用下，板料沿圆周 方向伸长，板厚减薄，但因厚度减薄量小于圆周方 向的伸长量，故径向收缩。
冲裁变形区原理示意
§6-1 板料成形方法及其模具
a ) v场 变形区云纹图
b) u场
§6-1 板料成形方法及其模具
（3）变形区应力状态：图显示了无压料冲变形区的 应力状态，由于刃口侧面的轴向应力为拉应力，故 裂纹往往先从侧面产生，形成毛刺。
变形区应力状态
§6-1 板料成形方法及其模具 图显示冲裁力 （ 4 ）冲裁力－行程曲线 －行程曲线。可见， 塑性材料在最大剪 切力之后产生裂纹， 低塑性材料在剪切 力上升阶段就产生 了裂纹。在合理间 隙（ c 合 理 ）条件下， 裂纹产生到断裂 ， 冲裁力急剧下降 。 小间隙时，会产生 二次剪切，使冲裁 力下降缓慢，严重 时会在力的下降阶 段产生局部回升。
§6-1 板料成形方法及其模具
四、胀形
1.胀形变形特点 （1）胀形变形过程：如图，凸模与毛坯接触，凹模圆角处坯料发生弯 曲。同时，凸模底部毛坯产生胀形变形。坯料屈服后硬化，变形向外扩展。 随后，材料全部进入塑性变形。胀形变形是弯曲、局部胀形以及由于加工硬 化，贴模面积增加，胀形向外扩展的过程。 （2）主要变形区：如图所示，在胀形 变形过程中，毛坯被带有凸筋的压边圈压紧， 变形区被限制在凸筋以内的局部区域内。与 拉深不同，胀形时，变形区是在不断扩大的。
（2）主要变形区:如图所示，拉深成形件可分为底部、壁部和 法兰三个部分。在拉深过程中，底部为承力区，很少发生变形。 壁部为传力区，也是已变形区。法兰部分是拉深的主要变形区。 （3）变形区应力、应变状态: 如图所示，在拉深过程中，主 要变形区坯料所受应力、应变 状态为：切向应力和应变均为 负；径向应力和应变均为正； 在有压边存在时，厚向应力为 负，应变为正。
弯曲力-行程曲线
§6-1 板料成形方法及其模具
（5）弯曲件尺寸与厚度变化特征:以中性层为界， 外层受拉伸长而厚度减薄，内层受压缩短使板料增 厚。在r/t≤4时，中性层位臵内移。结果使外层拉伸 变薄区扩大，内层压缩增厚区减小，外层的减薄量 大干内层的增厚量，从而使板料变薄，总长度有所 增加。 2.主要工艺参数 弯曲加工中，相对弯曲半径r/t反映弯曲变形程度， 当r/t≤（r/t）min时，弯曲件会开裂；r/t大时，回弹严 重，制件形状与尺寸难控制。生产中，r/t是弯曲工 艺计算和模具设计最主要工艺参数。 （（r/t）min表示弯曲加工极限）