・技术讲窿・ 金属塑性成形技术基础讲座 第一讲 固态金属材料塑性成形过程 贵州工业大学机械系 Ｉ贵阳 ５５０００３ｊ 曰荣华 金属固态塑性成形过程简称金属威形过程（又 叫金属压力加Ｉ一或锻压加１２）．它是指在外力作用 下，使金属材料产生预期的塑性变形， 获得所需 形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 金属成形过程的成形原理属质量不变的“固态成 形”。任何固态材料本身都具 一定的形状和大小， 固态成形就是要改变固体原来的形状和大小．获得预 期要求的形状和尺寸。因此，要实现金属材料的固态 成形，必须要有两个基本戚形条件，即 （１）被威形的金属材料具备一定的塑性。 （２）要有外力作用于固态金属材料上： 可见．金属的固态成形受到内外两方面因素的 制约 内在因素即金属本身能否进行固态形变和可 形变的能力大小，外在因素即需要多大的外力。另 外，外界条件（如温度等１对内外因素有相当大的 影响，且成形过程中两因素也相互影响。 由上述可知，所有在外力下产生塑性变形而不 破坏的材料．都有可能进行质量不变的固态变形。 低、中碳钢段大多数有色金属的塑性较好，故都可 进行塑性成形加工，而铸铁、铸铝合金等脆性材 料，塑性很差．一般不能或不宜进行塑性成形 一、金属固态塑性成形方法 工业中实现质量不变的金属固态成形的方式多 种多样．主要的金属塑性成形方法有： （１）轧制将金属通过轧机上两个相对回转轧 辊之间的窑隙，进行压延变形成为型材（如钢板、 圆钢、角钢、槽钢等）的加工方法，如图１ ａ所示。 一⑦ 豳
（ ， １ 图１轧制及产品 （ａ）轧制示意图 ）部分轧制产品截面图 机械Ｉ＾（热热Ｉ ２００２年第｛期 轧制生产所用坯料主要是金属锭，坯料在轧制过程 中靠摩擦力得以连续通过而受压变形，结果坯料的 截面减小，轧出的产品截面与孔隙形状和大小相 同，￡乏度增加。 （２）挤压是将金属置于一封闭的挤压模内， 用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法， 如图２ａ所示。挤压过程中金属坯料的截面依照模 孔的形状减小，长度增加。挤压可以获得各种复杂 截面的型材或零件。
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
・技术讲窿・
金属塑性成形技术基础讲座
第五讲 板料成形方法（下）
贵州工业大学成教学院培训部（５５０００３） 卢文雄
贵州工业大学机械系（５５０００３） 申荣华
２．弯曲与卷边 弯曲是用模具把金属坯料弯折成所需形状的过
程。可以在各类机械或液压压力机上进行，弯曲过 程简图见图７。金属坯料在凸模压力作用下，发生
整体弯曲变形。工件弯折部分的内侧被压缩，外侧 被拉伸。其变形程度的大小与弯曲半径ｒ有关。ｒ
越小，变形程度越大，金属的加工硬化作用越强，
但ｒ太小，就有可能在工件弯曲部分的外侧发生 开裂。因此，规定ｒ＞（０．２５～１） （ 为料厚）。
对弯曲塑性高的金属，ｒ可取较小值。同时，弯曲
时应注意金属板料的纤维分布方向，见图８。
。固 晷氢霞 ｔ＝： ｇ 主 兰 ＝
（ａ） （ｂ）
图７ 弯曲过程简图 图８ 弯曲线与纤维方向 １．凹模２．凸模３．工件 （ａ）合理 （ｂ）不合理 １．弯曲线２．工件
弯曲变形完毕后，在凸模回程过程中，工件所
弯角度会因金属弹性变形的恢复略有增加，称为回 弹现象。它主要与材质有关，有的高达１０。，故在
设计模具时应考虑回弹的影响。 卷边也是弯曲的一种。板材经卷边成形可做成
铰接耳，起加固和增强作用，示意图见图９。
图９卷边示意图
・ ５８ ・ 图ｌ０翻边简图 １．凸模２．坯料 ３．凹模４．工件 ３．翻边 翻边是在带孔的坯料上获得凸缘的过程，如图
１０所示。当工件所需凸缘的高度较大，一次翻边
成形可能会使孔的边缘破裂，则可采用先拉深、后
冲孔、再翻边成形的方法来实现。
４．成形、收口 成形是利用局部变形使坯料或半成品改变形状
的过程，如图１１所示。主要用于成形刚性肋条， 或增大半成品的局部半径等。成形过程中，工件置
于模具中，对介质施加高压，能量通过介质传递到
工件上使其成形。要求材料具有足够高的塑性失稳
应变。成品精度较好，表面品质主要决定于原坯。
设备主要使用各类机械压力机和液压机。
塑性成形原理知识点
塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状的加工方法。塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支，广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形：
在塑性成形过程中，金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变，其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的，不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系：
金属材料受到外力作用时，材料内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。在塑性成形过程中，材料会发生塑性变形，使其产生应变。应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型，常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动：
塑性成形过程中，材料会发生流动从而获得所需的形状。材料流动是指塑性材料在外力作用下，发生内部原子的相对位移和重新组合，从而使整个材料的结构发生变化。材料流动是实现塑性成形的关键，其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺： 塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作，通过压力使其发生塑性变形，最终获得所需形状的过程。常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。不同工艺适用于不同形状的零件，根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制：
塑性成形过程中，需要对各个环节进行控制以确保成品质量。工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。在塑性成形过程中，要控制好温度、应力、应变速率等因素，以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造，而且可以提高材料的强度和刚度，降低材料的质量，节省原材料和能源。因此，塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
