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材料成形技术基础_郭成_塑性成形技术

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材料成形技术基础第3章

材料成形技术基础第3章
晶粒越大，距离越大，位错源开动的时间就越长， 位错数也越大。
材料成形技术基础
由此可见，粗晶粒金属的变形由一个晶粒 转移到另一个晶粒会容易一些，而细晶粒 则需要在更大的外力作用下才能使相邻晶 粒发生塑性变形。
材料成形技术基础
细晶粒的塑性比粗晶粒好
在一定体积内，细晶粒金属的晶粒数目比粗晶粒 金属的多，因而，塑性变形时，位向有利的晶粒 数较多，变形能够均匀分散到各个晶粒上。
材料成形技术基础
应力偏张量：应力偏张量不会引起物体的体积变
化。再者，应‍力偏张量中的剪应力成分与整个应 力张量中的剪应力成分完全一致，因此应力偏张 量完全包含‍了应力张量作用下的形状变化因素， 也就是说，物体是否发生塑性变化只与应力偏张 量有关。
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。
材料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ形技术基础
晶粒越小，金属的屈服极限越大
滑移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所产生的应力场能否激发相 邻晶粒中的位错源也开动起来，以进行协调性的次 滑移，而位错塞积群所产生的应力场的强弱与塞积 的位错数量相关，数量越大，应力场越大。
材料成形技术基础
5．应力球张量和应力偏张量
称为平均应力，又称为静水压力
材料成形技术基础
应力球张量：当质点处于球应力状态下，过该
点的任意方向均为主方向，且各方向的主应力相 等，而任意切面上的剪应力均为零。所以球形应 力张量的作用与静水应力相同，它只能引起物体 的体积变化，而不能使物体发生形状变化。
材料成形技术基础
4．主剪应力和最大剪应力
‍物体的塑性变形是由剪应力产生的，当 剪应力达到某个临界值‍时，物体便由弹性 状态进入塑性(屈服)状态。通过点的应力 状态可‍求出剪应力的极值。使剪应力取极 限值的平面为主剪应力平面。它们为与某 一主平面垂直，而与另两个主平面成450‍交 角的平面。主剪应力平面上的剪应力称为 主剪应力。

材料成型工艺基础金属塑性成形

材料成型工艺基础金属塑性成形
未来发展方向与前景
金属塑性成形技术不断创新，提高生产效率和产品质量
金属塑性成形技术与其他制造技术的融合，形成智能化制造体系
金属塑性成形技术应用于新领域，如航空航天、新能源等
金属塑性成形技术未来发展需要关注环保、可持续发展等方面
汇报人：
感谢观看
添加标题
分类：根据传动方式的不同，挤压机可分为液压挤压机和气压挤压机；根据用途的不同，可分为铝型材挤压机、铜材挤压机等
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应用范围：挤压机广泛应用于有色金属、黑色金属的挤压成型，如铝型材、铜管、钢管等
05
金属塑性成形质量控制
原材料控制
金属原材料的种类和规格
原材料的化学成分和物理性能
原材料的采购、检验和存储要求
太阳能领域：太阳能电池板、太阳能热利用等设备的制造
建筑领域
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
建筑装饰：金属塑性成形也可用于制造建筑装饰，如金属幕墙、金属吊顶和金属栏杆等。
建筑结构：金属塑性成形可用于制造建筑结构，如桥梁、高层建筑和塔式建筑等。
建筑门窗：金属塑性成形可用于制造建筑门窗，如推拉门、平开门和旋转门等。
06
金属塑性成形应用领域
汽车制造
汽车车身：金属塑性成形技术用于生产汽车车身的各个部件，如车门、车顶、车底等。
汽车零部件：金属塑性成形技术也用于生产汽车内部的零部件，如座椅框架、控制面板等。
汽车发动机：金属塑性成形技术可用于生产汽车发动机的各个部件，如气缸、曲轴等。
汽车底盘：金属塑性成形技术可用于生产汽车底盘的各个部件，如悬挂系统、刹车系统等。
质量策划：制定详细的质量计划，包括原材料采购、生产过程控制、产品检验等环节。
质量控制：通过各种检测手段和方法，对生产过程中的关键环节进行监控，确保产品质量稳定。

材料成型技术第一章材料成形技术基础PPT课件

材料成型技术第一章材料成形技术基础PPT课件
胡亚民，《材料成形技术基础》 重庆大学出版社 2008
❖ 参考资料：
1. 施江谰，《材料成形技术基础》 机械工业出 版社 2001
2、方亮，《材料成形技术基础》，高等教育出 版社 2004
第二节、材料成形技术过程 形态学模型简介
一、材料成形技术过程形态学模型
❖ 形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授 Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各 种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、 信息)的变化与作用综合论述各种加工方法， 并对其进行横向分析。
❖ 2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接
把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能 的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基 础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌 握材料及其成形方法的选择。
使用特性
成形技术
性能 成分/组织
❖ 3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。
本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中 要坚决摒弃那种“重理论、轻实践”的错误观念， 既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而 轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经 验而对其产生畏难心理。
除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、 多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等 给以充分重视并积极参与。
本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课 程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用 这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高， 真正做到以用促学，学以致用。
七、教材及参考书
❖ 教材：
铁器பைடு நூலகம்代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织
陶瓷制品
塑料制品
橡胶制品

材料成型基础-金属塑性成型

材料成型基础-金属塑性成型
金属拉伸时的应力—应变曲线（低碳钢）
一、 塑性变形的实质
金属材料是晶体结构，金属受到外力会使金属内部产生应力。 当内应力超过弹性极限，发生伸长或歪扭（应力消失，变形消失）——弹 性变形 当内应力超过屈服极限值，发生滑移（不可逆变形）——塑性变形
金属的变形实际上就是组成金属的晶粒变形，包括晶内变形和 晶间变形。
M
孪生与滑移的区别
• 由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整 个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不 均匀的；
• 孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数 倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离 是滑移方向原子间距的整数倍；
• 孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而 滑移时，滑移面两边晶体位向不变；
正挤
反挤
（3）拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 拉拔是获得金属丝的唯一方法。利用轧制或挤压后的型材为 坯料，可拉制各种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型 材。（高精度、小表面粗糙度）
(4) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形 A.自由锻：金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或
压力而产生塑性变形的加工
刃型位错运动造成晶体滑移变形的示意
螺型位错运动造成晶体滑移变形的示意
2）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）和一定的晶向（称为孪生方向） 发生均匀切变。孪生变形后，晶体的变形部分与未变 形部分构成了镜面对称关系，镜面两侧晶体的相对位 向发生了改变。这种在变形过程中产生的孪生变形部 分称为“形变孪晶”，以区别于由退火过程中产生的 孪晶。与滑移过程相似，孪生也是通过位错运动拉力 实现的，每层镜面与它相邻镜面沿孪生方向移动小于 一个原子间距的距离。

塑性成形理论基础.ppt

塑性成形理论基础.ppt
纤维组织形成，使金属力学性能呈各 向异性，沿流线方向比垂直流线方向具 有较高的力学性能，其中尤以塑性、韧
性指标最为显著。
1.3 变形条件对金属塑性的影响 1）变形温度对金属塑性的影响
（3）变形织构 多晶体塑性变形时伴随着晶粒
的转动，当变形量很大时，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 种由于塑性变形而使晶粒具有择优
取向的组织，称为“变形织构”。
图1-7 丝织构示意图 a）拉拔前 b）拉拔后
图1-8 板织构示意 a) 轧制前 b）轧制后
（4）晶粒内产生胞状亚结构 塑性变形主要是位错运动的结果。
企业工程师提出的问题 (1)不同头型的冷镦力计算方法和公式。 (2) 冷镦时金属变形的规律和遵循准则。 (3) 模具外径、钨钢外径、与产品外径在设计 中如何匹配才能保证模具达到最好寿命。 (4)金属材料塑性变形 (5) 冷挤压原理 (6) 冷镦件设计（工位） (7) 冷锻模结构类型（多工位连续模） (8) 冷挤压的摩擦系数知识
塑性成形是利用金属的塑性， 在外力作用下使金属发生塑性变形， 从而获得所需要形状和性能工件的 一种加工方法；因此，又称为塑性 加工或压力加工。
1. 塑性成形的物理冶金学基础
1.1 塑性变形机理 1）冷塑性变形机理 多晶体的塑性 变形包括晶内变形和晶界变形（晶 间变形）两种。在冷态条件下，由 于晶界强度高于晶内，多晶体的塑 性变形主要是晶内变形，晶间变形 只起次要作用，而且需要有其它变 形机制相协调。
了加工硬化。
图1-2 刃型位错运动造成晶体滑移变形的示意
图1-3 螺型位错运动造成晶体滑移变形的示意
图1-4 面心立方晶体孪生变形示意
冷塑性变形时，多晶体主要是晶内 滑移变形;实质上是位错的移动和增殖的 过程;由于位错的交互作用,塑性变形时

西南交通大学——材料成型技术基础复习纲要

西南交通大学——材料成型技术基础复习纲要

西南交通大学——材料成型技术基础复习纲要第一篇金属铸造成形工艺一.掌握铸造定义与实质及其合金的铸造性能。

A铸造：将熔融金属浇入铸型型腔，经冷却凝固后获得所需铸件的方法。

B铸造实质：液态成形。

C合金：两种或两种以上的金属元素、或金属与非金属元素（碳）熔和在一起，所构成具有金属特性的物质。

D合金的铸造性能：是指合金在铸造过程中获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力，流动性和收缩性是合金的主要铸造工艺特性。

二.掌握合金的充型能力及影响合金充型能力的因素。

A合金的充型能力：液态合金充满铸型，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

B影响合金充型能力的因素：（1）铸型填充条件a. 铸型材料；b. 铸型温度；c. 铸型中的气体（2）浇注条件a. 浇注温度（T）T 越高（有界限），充型能力越好。

b. 充型压力流动方向上所受压力越大，充型能力越好。

（3）铸件结构结构越复杂，充型越困难。

三.掌握合金收缩经历的三个阶段及其铸造缺陷的产生。

A合金的收缩：合金从浇注、凝固、冷却到室温，体积和尺寸缩小的现象。

B合金收缩的三个阶段：（1）液态收缩合金从 T浇注→ T凝固开始间的收缩。

（2）凝固收缩合金从 T凝固开始→T凝固终止间的收缩。

液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。

（3）固态收缩（易产生铸造应力、变形、裂纹等。

）合金从 T凝固终止→T室间的收缩。

四.了解形成铸造缺陷（缩孔，缩松）的主要原因及其防止措施。

A产生缩孔和缩松的主要原因：液态收缩和凝固收缩导致。

B缩孔形成原因：收缩得不到及时补充；缩松形成原因：糊状凝固，被树枝晶体分隔区域难以实现补缩。

C缩孔与缩松的预防：（1）定向凝固，控制铸件的凝固顺序；（2）合理确定铸件的浇注工艺五.掌握铸件产生变形和裂纹的根本原因。

铸件产生变形和裂纹的根本原因：铸造内应力（残余内应力）六.掌握预防热应力的基本途径。

预防热应力的基本途径：缩小铸件各部分的温差，使其均匀冷却。

借助于冷铁使铸件实现同时凝固。

《材料成型技术基础》教学大纲

《材料成型技术基础》课程教学大纲课程中文名称：材料成型技术基础课程英文名称：Fundamentals of Engineering Material Manufacturing Technology课程编号：ZF16613课程性质：专业方向课程学时：（总学时36、理论课学时30、实验课学时6）学分：2适用对象：机械设计制造及其自动化先修课程：机械工程材料、现代工程图学、材料力学、公差与测量技术、机械原理、机械设计、基本机械加工技能训练课程简介：《材料成型技术基础》主要内容是介绍各种材料尤其金属材料成型加工工艺及相关知识，从而为学生今后学习有关的专业课程以及从事专业技术工作奠定必要的材料加工方面的知识和素质基础。

该课程是综合性技术基础课程，为机械设计制造及其自动化专业的选修课程。

通过对该课程的学习，获得常用机械工程材料工艺知识，培养工艺分析的初步能力，为学习其它有关课程和今后从事机械设计工作提供了必要的基础。

一、教学目标及任务（1）熟悉常用工程材料的组织、性能、应用和选用原则。

（2）掌握材料成型方法的基本原理和工艺特点，培养学生选择毛坯及工艺分析的初步能力。

（3）了解各主要成型方法所用设备的基本工作原理和适用范围。

（4）初步了解新工艺、新材料、新技术及发展趋势。

二、学时分配三、教学内容及教学要求第一章绪论（2学时）材料加工工艺发展史，材料加工生产在国民经济中的地位，本课程的主要内容与学习方法。

第二章金属的液态成型（8学时）教学重点：液态金属成型方法，液态成型金属件的工艺设计；分型面与浇注位置选择及相互关系，合金性能对铸件结构工艺性的影响教学难点：分型面与浇注位置选择教学要求：掌握液态金属的工艺性能，掌握液态金属的成型方法，掌握液态成型金属件的设计，了解液态成型技术的新进展。

教学内容：第一节金属液态成型工艺基础液态金属的工艺性能；合金的工艺性能与铸件质量的关系第二节常用合金铸件的生产铸铁件的生产；铸钢件的生产；有色合金铸件的生产第三节液态金属的成型方法重力作用下的液态成型方法；外力作用下的液态成型方法；金属液态成型方法的合理选用第四节液态成型金属件的工艺设计铸件结构的工艺性；铸造工艺方案的确定；铸造工艺参数的确定；浇冒口系统设计；液态成型工艺设计实例第五节液态成型技术的新进展快速成型技术及应用；快速凝固技术；消失模铸造；计算机在铸造中应用.习题要点：1、什么是金属液态成型？2、金属液态成型制品的主要缺陷有哪些？3、什么是缩松和缩孔？如何防止缩松和缩孔？4、金属液态成型的基本方法有哪些？5、如何确定铸造工艺方案？如何进行浇口设计？第三章金属的塑性成型（8学时）教学重点：金属塑性成型方法，塑性成型件的工艺设计，自由锻和模锻工艺设计教学难点：塑性成型件的工艺设计教学要求：掌握金属塑性成型的工艺理论基础，掌握金属塑性成型方法，掌握塑性成型件的工艺设计，了解塑性成型技术新发展。

材料成型概论第二章材料成型的基础220110427资料


挤压模具
结构钢—工程结构钢、机械结构钢
工程结构钢：大多规定了钢的最低抗拉强度、最低屈 服强度,使钢具有一定的综合力学性能，保证材料设计 和使用中结构部件的最低安全要求。 工程结构钢分为： 1.通用工程结构钢—碳素结构钢、低合金高强度结构钢 2.专用工程结构钢—压力容器用钢、锅炉用钢、桥梁用 钢；焊接用钢、汽车大梁用钢；地质钻探钢管用钢、 钢轨、铆螺钢；船用钢、管线钢、锚链钢等。
金属压力加工产品标准和技术要求
内容包括： 3 验收试验标准—验收规则、做试验时的取样部位、
试样形状和尺寸、试验条件和试验方法。 4 交货标准—钢材交货时的包装和标志方法，以及资
料证明书内容等。
2.2.1 钢铁材料的种类及编号
工程上常采用的分类方法主要有：
按主要性能及用途分类 按化学成分分类 按合金元素种类分类 按质量等级分类 按冶炼方法分类 按金相组织分类
材料成型概论
第一章 材料成型概述 第二章 材料塑性成型的基础 第三章 轧制成型 第四章 挤压成型 第五章 拉拔成型 第六章 锻造成型 第七章 冲压成型 第八章 陶瓷成型
2.2 金属材料的种类及编号
2.2.1 钢铁材料的种类及编号 2.2.2 铝 铝合金及铜 铜合金 2.2.3 钛及钛合金
高级优质钢 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.025
特级优质钢 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.025 ≤0.015
3. 钢材按用途分类
工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆
结构钢
滚动轴承钢
刃具钢
工 具 钢 模具钢
量具钢
特 殊 性 不锈钢 能 钢 耐热钢
耐磨钢
2.钢材按质量分类
钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。

材料成型工艺基础-金属塑性成形课件

02 0年12 月8日上 午12时 44分20 .12.820 .12.8
扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年12 月8日星 期二上 午12时 44分36 秒00:4 4:3620. 12.8
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 2月上 午12时4 4分20. 12.800:44December 8, 2020
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 2月8日 星期二 12时44 分36秒 Tuesday , December 08, 2020
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 12.8202 0年12 月8日星 期二12 时44分 36秒20 .12.8
4.冷镦
2.5其他成形
冷镦机
2.5其他成形
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesd ay , December 08, 2020
天生我材必有用，千金散尽还复来。0 0:44:36 00:44:3 600:44 12/8/20 20 12:44:36 AM
五、锻件的结构工艺性
轴类零件 杆类零件 盘类零件
2.2自由锻
§3 模锻
一、模锻方式
锤上模锻 压力机上模锻 胎模锻
蒸汽 - 空气锤
锤上模锻
2.3模 锻
锻模结构
2.3模 锻
思考题
2.3模 锻
模锻能否直接锻出通孔？
二、模锻工序
2.3模 锻
形状简单的零件： 预锻→终锻→清理
形状较复杂或锻造比大的零件： 制坯→预锻→终锻→清理 连杆锻模 曲轴模锻

第三章 固态材料塑性成形 材料成型技术基础


检验 锻件
1）绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础结合自由锻过程 特征绘制的技术资料。 锻件图是组织生产过程、制定操作规范、 控制和检查产品品质的依据。
锻件图绘制时要考虑的因素：
(1) 敷料 敷料是为了简化锻件形状、便于锻造而增 添的金属部分。自由锻适宜于锻制形状简单的锻件，对零 件上一些较小的凹挡、台阶、凸肩、小孔、斜面和锥面等 应进行适当的简化，以减少锻造的困难，提高生产率。 (2) 加工余量 自由锻件的精度低、表面品质较差，需 再经切削加工才能成为零件，应留足加工余量。锻件加工 余量的大小与零件的形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度 等因素有关，通常自由锻件的加工余量为4～6mm。 (3) 锻件公差 锻件名义尺寸的允许变动量。自由锻 件的公差一般为±1～±2mm 。
塑性成形应避免在脆性区 （蓝脆区与热脆区）加热
2）变形速度
变形速度↑，使金属晶体的临界剪应力升 高，断裂强度过早达到，塑性降低；再结晶来 不及克服加工硬化，可锻性↓； 变形速度↑，变形产生的热效应提高温度， 可锻性↑。
3）应力状态 塑性变形时，三各方向的压应力的数目越多， 则金属表现的塑性越好；拉应力的数目越多， 则塑性越差。且同号应力状态下引起的变形抗 力大于异号应力状态下的变形抗力。
举 例
双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢。
该双联齿轮属小批量生产，采用自由锻。
φ25mm的孔，放加工余量后小于φ20mm，无法锻 出。不采用锻孔，该孔由机械加工成形。
退刀槽用敷料。
半径上工余量放3.5mm，高度上工余量放3mm。
锻件公差取±1mm。
2）坯料尺寸计算
坯料质量可按下式计算： G坯料=G锻件+G烧损+G料头 式中 G烧损——加热时坯料表面氧化烧损 的质量(通常第一次加热取被加热金属的2%～ 3%，以后各次加热取1.5%～2%) G料头——锻造中被切掉或冲掉的那 部分金属质量
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在加工球面、锥面和抛物面等曲 面形状的零件，矩形盒和宽法兰拉深 件，汽车、拖拉机上的许多覆盖件和 一些复杂形状的零件时，很难确定其 占主导地位的冲压工序性质，我们称 这类零件为复合成形件。
在复合成形加工中，掌握金属的 变形规律，控制金属的流动及变形模 式的转换，把握问题的主要方面是决 定工序成败及制件质量的关键。在生 产中、复合成形的加工极限通常由起 主导作用成形工序的加工极限和材料 的复合成形性能来决定。
料 工
序 成
冲孔
成 弯曲 形 工 形 序
成
拉深
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
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 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
（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 板料称为 3 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。
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
挤压
成
形
拉拔
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
材料成形技术基础
§6.1 板料成形方法及其模具
6.1.1 冲裁 1)冲裁加工特点 (1)冲裁过程
如图所示，冲裁包括弹性变形、塑 性变形和断裂分离三个阶段。
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。
6.1.5 翻边 1）翻边变形特点 (1)翻边变形过程
如图6-19a，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。
（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。
图6-20
翻边力-行程曲线
（5）翻边变形规律
如图6-15所示，当毛坯外径足够 大，预制孔径也定。 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。
图6-19
翻边变形过程与变形区应力、应变状态
（2）主要变形区
如图6-19a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。
（3）变形区应力、应变状态
由图6-19b，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 为零而 r 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。
形 胀形
工 翻边
序
分类
成形方法
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
锻造
体
轧制
积
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
成形 方法 落料
基本塑性形成方法分类 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
（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。
图6-6 冲裁件断面特征
2）主要工艺参数
图6-7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。
图6-8 弯曲变形区
图6-7 弯曲变形过程
图6-9
弯曲变形区及应力状态变化
（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。
图6－4
变形区应力状态
（4）冲裁力－行程曲线
图6-5显示冲裁力－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( ）条件下， 裂纹产生到断裂，冲裁力急剧下降。小 c 合理 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。
图6-15
拉深变形规律
如图6-18所示，当相对法兰直 径比 时，法兰处进行拉 d / d 2.5 深变形的阻力大于底部胀形变形 所需的力，工序性质属于胀形。 与拉深加工相同，除了毛坯几何 尺寸外，压边力大小、润滑和摩 擦条件、模具的形状与几何尺寸 等因素也会在不同程度上影响到 工序的变形性质。
图6-10
变形区应力、应变状态
（4）弯曲力—行程曲线
图6-11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。
图6-11
弯曲力-行程曲线
（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，中性层位置内移。 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。
胀形变形过程
（2）主要变形区
如图6-16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。
（3）变形区应力、应变状态
如图6-17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。
（5）拉深变形规律
图6-15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。
图6-15
拉深变形规律
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。 m m min 当 或 时，制件会开 R Rmax 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。
材料成形技术基础
第6章
塑性成形技术
塑性成形技术可分为板料成 形和体积成形两大类。板料成形 是对金属板料在室温下加压以获 得所需形状和尺寸零件的成形方 法，习惯上称为冲压或冷冲压。 体积成形是指对金属块料、棒料 或厚板在高温或室温下进行成形 加工的方法，塑性成形方法分类 见表6-1。
表6-1
分类
分 板 离
6.1.4 胀形 1）胀形变形特点 (1)胀形变形过程
如图6-16，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。
图6-16
6.1.3 拉深 1）拉深变形特点 （1）拉深变形过程
如图6-12所示，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。
图6-12 拉深变形过程
冲裁加工时，变形区集中在凸模与 凹模刃口连线为中心的狭窄区域。凸 模与凹模间隙的微小变化对变形区大 小及变形区内材料所受应力状态都有 很大影响。因此，凸、凹模间隙c 是 冲裁工艺计算及模具设计中的主要工 艺参数。一般，合理间隙值为材料厚 度的5％～10％。
6.1.2 弯曲 1）弯曲变形特点 （1）弯曲变形过程
（2）主要变形区
如图6-13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。
图6-13