金属塑性成形原理及工艺

表1-1 塑性成形方法分类

表1-2 五大基本加工方法的分类 第 一 章 绪 论

一、金属塑性成形的特点与地位

金属塑性成形是金属加工的重要方法之一。它是指金属工件在工具外力（主要是压力）的作用下，产生塑性变形，从而达到要求的形状、尺寸和性能的加工过程。因此，也把塑性成形称为塑性加工或压力加工。

金属塑性成形与其它加工方法相比，主要具有如下优点：

1. 能改善组织性能。如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而提高材料的综合力学性能。

2. 金属废屑少。因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移，故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。

3. 生产率高。这体现在塑性成形可采用高的加工速度，以及可采用连续式（非周期式）的生产方式。因此特别适用于大批量生产。

由于上述优点，占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程，其产品广泛应用于各种行业、部门，并随着塑性成形技术的发展，能生产的产品品种及规格也越来越多，因此金属塑性成形在国民经济中占有重要地位。

二、 金属塑性成形方法分类

按金属塑性成形的加工方式，即综合考虑工具的特征及工件的变形方式，可将塑性成形方法分为五大类（见表1-1）。

 类 别 工具特征 工件变形方式

锻 造 直线运动的锻锤或锻模 在锻模间体积变形

挤 压 直线运动的挤压板及带挤压模的挤压缸 在挤压模孔中挤出

拉 拔 直线运动的夹头及拉拔模架 在拉拔模孔中拉出

冲 压 直线运动的冲模 在冲模间板料成形

轧 制 旋转运动的轧辊 在轧辊间压缩成形 

上述五大基本加工方法又可分别进一步细分为若干种如表1-2所例举的加工方法。 

 基本方法 类 别

锻 造 自 由 锻

模 锻

挤 压 正 挤

反 挤

拉 拔 实心材拉拔

空心材拉拔

冲 压 冲 裁

弯 曲 Page 1 of 2第 一 章 绪 论

2008-7-29file://C:\Documents and Settings\Administrator\Local Settings\Temp\CyberArticle\1.html

σ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

二次成形（自由锻、模锻）

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）

第三章 金属塑性成形的力学基础

a) 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。

3、主应力的概念：切应力为零的微分面的正应力

4、应力状态的分类：应力状态的分类

若σ1≠σ2≠σ3≠0——三向应力状态

若σ1≠σ2≠0,σ3=0——二向应力状态。

若σ1≠0;σ2=σ3=0——单向应力状态。

若σ1≠σ2=σ3——圆柱应力状态（包括单向应力状态）。⊥ σ1 的方向均为主方向。

若σ1=σ2=σ3——球应力（静水应力）状态。τ≡0,各方向均为主方向。

5、主应力简图：受力物体内一点的应力状态，可用作用在应力单元体上的主应力来描述，只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图称为主应力图。（9种）

简答题：

1. 试简述提高金属塑性变形的主要途径有哪些？

(1)提高材料成分和组织的均匀性

(2)合理选择变形温度和应变速率

(3)合理选择变形方式

(4)减小变形的不均匀性

2. 简答滑移和孪生变形的区别

相同点：都是通过位错运动来实现, 都是切应变

不同点：孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进行；孪生的晶体变形部分的位向发生了改变，而滑移后晶体各部分位向未改变。

3. 塑性成型时的润滑方法有哪些？

(1) 特种流体润滑法。

(2) 表面磷化-皂化处理。

(3) 表面镀软金属。

4. 塑性变形时应力应变关系的特点？

在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点

（1） 应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴和应力主轴不一定重合。

（2） 塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比0.5。、

（3） 对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。

（4） 塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。

5. Levy－Mises理论的基本假设是什么？

（1） 材料是刚塑性材料，级弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量。

（2） 材料符合米塞斯屈服准则。

（3） 每一加载瞬时，应力主轴和应变增量主轴重合。

（4） 塑性变形上体积不变。

6. 细化晶粒的主要途径有哪些？

（1） 在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂。

（2） 采用适当的变形程度和变形温度。

（3） 采用锻后正火等相变重结晶的方法。

《金属塑性成形原理》习题集

2012年12月7日

《金属塑性成形原理》习题集

1 第一章 金属的塑性和塑性变形

1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？

2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。如何提高金属的塑性？

3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？

4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？

5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？

6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？

7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应力？

8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？

9．塑性成形中的摩擦机理是什么？

10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？

11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？

12． 塑性成形中常用的液体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼 如何起润滑作用？

第二章 应力应变分析

1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？

2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？

3．什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量？

4．什么是主应力、主剪应力、八面体应力？

5．什么是等效应力？有何物理意义？

6．什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？

7．什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？

8．什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？

9．什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？

10． 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？

11． 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？

12． 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？

13． 已知物体中一点的应力分量为30758075050805050ij，试求方向余弦为21ml，《金属塑性成形原理》习题集