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。

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。

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。

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。

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。