金属塑性成形原理及工艺

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《金属塑性成形原理及工艺》课程讲义
# s( W, c  s1 u, m) o" v  J: {、金属塑性成形方法分类金属塑性成形的种类很多，目前还没有统一的分类方法。按照其成形的特点，一般把塑性加工分为五大类：轧制、拉拔、挤压、锻造、冲压。其中每一类又包括了各种加工方法，形成了各自的加工领域。
1．轧制轧制的示意图如图1所示。
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它是使坯料经过旋转的轧辊，使坯料经过压缩后，横截面减小、形状改变、长度增加的工艺。
图1
1 l4 H3 `( d9 d( ?* o图2
0 y5 v9 n; o* J0 L& ~" g% N& o2．拉拔拉拔的示意图如图2所示。
% @: ]) v' t8 L5 y拉拔是使用拉拔机大的夹钳将金属坯料从一定形状和尺寸的模孔中拉出，从而获得各种断面的型材、线材和管材。
3．挤压

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挤压的示意图如图3所示。

图3

挤压是把坯料放在挤压机的挤压筒中，在挤压杆的压力作用，使金属从一定的形状和尺寸的模孔中流出。挤压可以分为正挤压和反挤压。正挤压时挤压杆的运动方向和金属从模孔中挤出的金属的流动方向一致，而反挤压时挤压杆的运动方向与模孔中挤出的金属的流动方向相反。
4．锻造锻造的示意图如图4所示。

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5 H; |5 k/ c, T2 M+ P锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。自由锻造不需要专用模具，因而锻件的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金属的成形受到模具的控制，因而其锻件的外形和尺寸精度高，生产效率高，适用于大批量生产，模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。

图4

5．冲压冲压又可以分为拉深、弯曲、剪切等等。其示意图见图5。
拉深等成形工序是在曲柄压力机上或者油压机上用凸模把板料拉进凹模中成形，用以生产各种薄壁空心零件。
- p% T) H# N8 F% g4 x# ~- ]: ]2 h弯曲是坯料在弯矩的作用下成形，如板料在模具中的弯曲成形、板带材的折弯成形、钢材的矫直等等。

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剪切是指坯料在剪切力作用下进行剪切变形，如板料在模具中的冲孔、落料、切边、板材和钢材的剪切等等。
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图5

在轧制、拉拔和挤压的成形过程中，由于其变形区保持不变，所以它们属于稳定的塑性流动过程，适用于连续的大量生产，起着提供型材、板材、管材和线材等金属原材料的作用。，它们属于冶金工业领域；而锻造和冲压成形的变形区是随着变形过程而变化的，属于非稳定的塑性流动过程，适用于间歇生产，主要用于提供机器零件或者坯料，属于机械制造工业领域。锻造属于体积成形，而冲压属于板料成形，故也称为板料冲压。
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按照塑性成形时的工件温度，金属塑性成形还可以分为热成形、冷成形和温成形。热成形是在金属再结晶温度以上所完成的加工，如热轧、热锻、热挤压等等；冷成形是在不产生回复和再结晶的温度以下所进行的加工，如冷轧、冷冲压、冷挤压、冷锻等等；而温成形则是介于热成形和冷成形之间的温度下进行的加工，如温锻、温挤压等等。