塑性成形技术讲解
第二章塑性成形技术
※塑性成形技术：
利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。
※主要应用：
1）生产各种金属型材、板材和线材；
2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆等；
※塑性成形特点：
1）产品力学性能优于铸件和切削加工件；
2）材料利用率高，生产率高；
3）产品形状不能太复杂；
4）易实现机械化、自动化
※分类：
1）轧制
2）挤压
3）拉拔
4）锻压：a锻造（自由锻，模锻）。b 冲压
第一节金属塑性成形的物理基础
一、塑性变形的实质
●宏观：外力，弹性变形，塑性变形（分切应力作用）
●微观（晶体内部）：位错滑移和孪晶
●多晶体：晶粒变形、晶界滑移、晶粒转动
二、塑性变形的分类
●冷塑性变形：低于再结晶温度以下时发生的变形
钨的再结晶温度在1200度。
●热塑性变形：高于再结晶温度以上时发生的变形
铅、锡等金属再结晶温度在零度以下。
三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
产生加工硬化：随着变形程度的提高，金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象。
原因：位错密度提高，亚结构细化
2. 产生内应力：变形开裂，抗腐蚀性能降低，采用去应力退火进行消除。
3. 晶粒拉长或破碎，可能产生各向异性的塑性变形→晶格畸变→
加工硬化→内能上升（不稳定）→加热→原子活力上升→
晶格重组→内能下降（温度低时，回复。温度高时，再结晶）
四、热塑性变形对金属组织和性能的影响
一）、五种形态：静态回复；静态再结晶；动态回复；动态再结晶；亚动态再结晶
1、静态回复、静态再结晶：变形之后，利用热变形后的余热进行，不需要重新加热。
2、动态回复、动态再结晶：热变形过程中发生的。
3、亚动态再结晶：动态再结晶进行的热变形过程中，终止热变形后，前面发生的动态再结晶未完成而遗留下来的，将继续进行无孕育期的再结晶。
二）、热变形对金属组织和性能的影响
1. 使铸锭或毛坯中的气孔和疏松焊合，晶粒细化，改善夹杂物和第二相等形态和分布，偏析部分消除，使材料成分均匀。
2. 使铸态金属中的各种偏析、第二相和夹杂物等沿变形方向延伸，形成条状的纤维组织，使材料的塑性和冲击韧性增加。
3. 热变形中各个相或晶内偏析沿变形方向伸长成带条状，冷却时形成带状组织，使材料的横向塑性和韧性降低。
4. 细化晶粒。
五、金属的可锻性
可锻性：金属经过压力加工时，获得优质制品的难易程度。
衡量标准：①金属的塑性：塑性越小，可锻性越好
②变形抗力：变形抗力越小，可锻性越好
1、影响可锻性的因素：金属本质、加工条件
★金属本质：面心＞体心＞密排六方
★化学成分：纯金属＞合金，碳钢＞合金钢，低碳钢＞高碳钢
★金属的组织：相的组织及分布：固溶体＞机械混合物＞化合物
晶粒大小：等轴晶＞柱状晶；细晶粒＞粗晶粒
加热条件：
变形温度↑→塑性↑变形抗力↓→可锻性↑
变形速度↑→加工硬化→塑性↓变形抗力↓→可锻性↓
第二节金属的体积成形方法
使金属材料在三维空间的三个方向上都发生变形的塑性成形方法
一、锻造：
●概念：利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
锻件的力学性能一般优于铸件。
●分类：
1). 作用力来源：手工锻造和机械锻造
2). 锻造温度：热锻（再结晶温度以上）、温锻（回复和再结晶温度之间）和冷锻（回复温度以下）。
3). 工艺特点：自由锻和模锻
★自由锻：在砧块之间成形
★模锻：在模锻设备上用模具成形
★自由锻特点：
☆设备、工具简单，生产率低
☆锻件精度低，光洁度差
☆通用性强，单件也能生产
☆只能锻形状简单的零件
★模锻特点：
☆设备、工具复杂，生产率高
☆锻件精度高，光洁度好
☆只适合大批量生产
☆能够锻形状复杂的零件
自由锻可锻零件的重量为1kg-300T,模锻可锻重量0.5-150kg。
一）、自由锻
定义：利用冲击力或压力使金属在上下两个砧铁之间变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。
变形特点：沿变形方向可以自由流动。
1.自由锻设备
锻锤：依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。
液压机：依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。
2. 自由锻工序
基本工序：墩粗、拔长、冲孔、扩孔等。
辅助工序：压钳口、倒棱、压肩等。
精整工序：校正、滚圆等。
1）镦粗
☆定义：使坯料高度减小，截面积增大的工序。
☆适合范围：块状和盘类。
☆分类：平粘墩粗、局部镦粗、带尾稍镦粗、展平镦粗
A区变形程度最小：1）砧块与金属摩擦；2）温度下降最快，变形抗力大。
B区变形程度最大。
C区变形程度介于A和B之间。
墩粗失稳：双鼓形和纵向弯曲
圆柱体坯料的高度与直径比≤2.5-3；
平行六面体高度与较小边比＜3.5-4.
2）拔长
☆定义：垂直工件的轴向进行锻打，使其截面减小而长度增加。局部加载，局部受力，局部变形。
☆分类：矩形截面坯料的拔长、圆形截面坯料的拔长和空心坯料的拔长★矩形截面坯料的拔长：
★圆形截面坯料的拔长：
加载初期：接触面为一条线，横向阻力小，金属向两侧流动，轴向流动量很小。1）加载初期：接触面为一条线，随后扩大，ABC先变形。
2）当接触面加大时，由于坯料和工具的摩擦，及温度的下降，变形抗力增加，ABC成为变形困难区。
3）金属沿着与AB和BC垂直的方向将应力传递给其他部位金属，坯料中心收到合力作用，但合应力小于上下两端的压应力，变形集中在上下两部分，轴心变形很小。
★空心坯料的拔长
减小空心坯料外径而增加其长度，一般叫芯轴拔长。
A区：直接受力区，产生轴向和切向流动。
轴向流动时借助外端金属拉着B区金属沿轴向被拉长。
切向流动时受外端金属阻碍，阻碍越大，越容易沿轴向流动。
B区：间接受力区，在A区金属的流动带动下沿轴向被拉长。
3). 冲孔
☆定义：坯料上锻出通孔或盲口的工序。局部加载，整体受力，整体变形。
☆适用范围：空心工件，如齿轮、圆环和套筒等。
空心冲头冲孔：1）减少B区金属切向拉应力
2）去除坯料中心部分质量不好的金属。
4). 扩孔
☆定义：减小空心坯料壁厚而增加其内、外径，以芯轴代替下砧的锻造工序。
☆适用范围：环类零件。
☆分类：冲子扩孔、芯轴扩孔、辗压扩孔等。
5). 弯曲
☆定义：将坯料弯成所规定外形的锻造工序。
二）、模锻
☆定义：金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛内变形而获得锻件的工艺方法。
☆模锻与自由锻比较：
1）生产率高。生产率比自由锻高3-4倍。
2）锻件尺寸精确，表面光滑，加工余量小，节约材料和切削成本。
3）成形靠模膛控制，可锻造形状复杂的锻件。
4）操作简便，生产过程易于机械化，自动化。
5）成本高，周期长，适合大批量生产。
☆变形特点：模膛内变形，流动受模壁限制。
☆分类：开始模锻、闭式模锻（模膛内金属流动的特点）
1.开式模锻
☆定义：变形金属的流动不完全受模膛限制的一种锻造方法。
存在飞边，多余金属沿飞边流出。
☆开式模锻过程：自由墩粗阶段、形成飞边阶段、充满模膛阶段和打靠阶段。
2. 闭式模锻
☆定义：锻造工序在闭式模具中进行，锻模不设飞边槽。
☆闭式模锻过程：自由墩粗阶段、充满模膛阶段和结束阶段。
第一阶段：坯料与上模膛表面接触开始到与模膛最宽处侧壁接触为止。金属充满模膛最易充满的位置。
第二阶段：金属与模膛最宽处侧壁接触开始到金属完全充满模膛为止。随着坯料变形的增大，模壁的侧向压力增大，直到模膛完全充满。
第三阶段：多余金属被挤出至上下模的间隙中形成少量纵向毛刺，锻件达到预定高度。
☆闭式模锻特点：凸凹模间间隙的方向与模具运动方向平行，间隙很小，金属流入间隙的阻力较大，有利于金属充满模膛。
☆闭式模锻与开式模锻相比：
1）减少切边材料损耗；
2）节省切边设备；
3）有利于金属充满模膛进行精密模锻；
4）金属处于明显的三向压应力状态，有利于低塑性材料的成形。
二、挤压
☆定义：金属坯料在三个方向的不均匀压应力的作用下，从模具的孔口或缝隙中挤压或流入模膛内，使其截面积减小，长度增加，以获得所需尺寸和形状的制品的加工方法。
☆分类：根据金属流动方向与冲头运动方向分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压。
1.正挤压：坯料从模孔中流出部分的运动方向与凸模运动方向一致。
2.反挤压：坯料沿凸模与凹模之间的间隙流出，流出方向与凸模运动方向相反，挤压空心件。
3. 复合挤压：坯料的一部分的流动方向与凸模运动方向相同，另一部分的流动方向与凸模的运动方向相反。
4. 径向挤压：金属流出凹模孔口时的流动方向与凸模的运动方向相垂直。
三、拉拔
☆定义：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料截面的模孔中拉出，使其截面面积减小而长度增加的方法。
☆适用范围：线材、棒材、管材等。
☆分类：线材拉拔和管材拉拔。
1、线材拉拔：
1）采用模具的线材拉拔；2）无模具的线材拉拔
2.、管材拉拔：固定芯头拉拔、浮动芯头拉拔、硬质芯模拉拔、可变形芯模拉拔和无芯模拉拔
固定芯头拉拔：
优点：减小筒坯直径，管材壁厚，提高管材内壁的表面质量和尺寸精度。
缺点：导致高的拉拔应力和较低的拉拔极限。
浮动芯头拉拔：
优点：具有更高的生产率，能够制造更长的管材。
缺点：芯头和筒壁件的摩擦很重要，当摩擦系数小于某一临界值时，芯头无支撑作用；当摩擦系数大于某一临界值时，拉拔应力增加，导致管材断裂。硬质芯模拉拔：芯模与管材同步，芯模与筒壁之间的摩擦可以忽略，减少拉拔应力。使管材具有良好的同轴度和均匀的壁厚。
可变形芯模拉拔：生产小直径长薄壁管材的唯一手段。
无芯模拉拔：拉拔应力比较低，但壁厚不能减小，只能减小筒坯内外径。
四、轧制
定义：具有一定塑性的金属或其他材料强行通过轧辊而成形的加工工艺
第三节板料塑性成形方法
☆板料塑性成形：借助于常规或专用冲压设备的动力，使坯料在模具里经分离或变形，从而获得具有一定尺寸、形状和性能的产品零件的生产技术，也称冲压。☆分类：冷冲压（常温下进行，厚度＜8mm的板材）
热冲压（加热下进行，厚度＞8mm的板材）
☆冲压设备：剪床（下料）或冲床
剪床为冲床备料，将板料切成条料。
☆冲压生产的特点
※薄壁复杂零件，废料少
※零件精度高，粗糙度低，质量稳定，互换性好
※具有形变强化作用，零件强度、刚度好
※设备自动化程度高，操作简单，生产率高，零件成本低
☆缺点：冲压模具结构复杂，制造成本高，只适合大批量生产。
☆应用：广泛应用与汽车、拖拉机、飞机、导弹等。
☆冲压的基本工序：①分离工序：切断、冲裁、切口等
②变形工序：拉深、弯曲、翻边等
一、冲裁
☆定义：使坯料沿轮廓线分离的工序。
☆分类：落料、冲孔、切边、切口等。落料和冲孔应用最多。
★落料：被分离的部分为成品，而周边是废料。
★冲孔：被分离的部分为废料，而周边是成品。
☆过程：1. 弹性变形 2.塑性变形 3.断裂分离
凸凹模间隙：凸凹模刃口同位尺寸缝隙的距离。
☆影响冲裁分离面质量：间隙合理，凸凹模刃口冲裁产生的裂纹重合，工件断面光洁，毛刺少
☆影响冲裁件尺寸精度、模具寿命和卸料力、推件力、冲裁力
●间隙大：冲裁件尺寸精度低
●间隙小：卸料力、推件力、冲裁力大；模具与料板的摩擦严重，模具寿命下降。
二、弯曲
☆定义：利用模具或其他工具将板料、型材或管材弯成具有一定角度和圆角的塑性成形技术。
☆过程见课本图2.67
☆最小弯曲半径r=(0.25-1)t
☆弯曲时的回弹
定义：材料弯曲变形后，由于弹性变形的恢复，将使弯曲件的角度和弯曲半径与模具的尺寸和形状不一致的现象。
三、拉深
☆定义：利用模具将冲裁后得到的平板坯料压制成开口的空心零件，或将已制成的开口空心件毛坯制成其他形状空心零件的一种方法。
过程见课本125图2.69
☆变形特点：（图见课本2.70）
第一阶段：在冲头力作用下，平板毛坯逐渐被拉入凹模中，此时，与冲头端面相接触的部分毛坯Ⅰ区在拉深过程中始终保持平面状态，基本不变形或产生少量的塑性变形，这部分起到传递力的作用。把冲头对它的作用力传递给毛坯的圆筒侧壁，而其本身是双向受拉的应力状态。
第二阶段：圆筒侧壁Ⅱ在Ⅰ区传递的轴向拉力作用下被拉入凹模内部，发生变形，它是由Ⅲ区部分转化而成的。然后这个Ⅱ区也起着力的传递作用，把Ⅰ区传递的力传到平面法兰部分的Ⅲ区。
第三阶段：Ⅲ区在径向拉力作用下不断被拉入凹模中。
☆拉深系数与拉深次数（图课本2.72）
※拉深系数m：拉深后零件的直径d与拉深毛坯直径D之比。
拉深系数是衡量变形程度的指标：越小，拉深件直径越小，变形程度越大。
※拉深次数：拉深工序的次数。不宜过多，一般为4-5次。
四、翻边（课本图2.74 2.75）
☆定义：成形坯料的平面或曲面部分上使板料沿一定的曲线翻成竖直
(完整版)金属塑性成形原理习题及答案解析
《金属塑性成形原理》习题（2）答案 一、填空题 1. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示： ，则单元内任一点外的应变可表示为＝。 2. 塑性是指：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂。 12．材料在一定的条件下，其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫超塑性。 13．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力 m 等于中间主应力 2。 18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为 1＝０.1，第二次的真实应变为 2＝０.25，则总的真实应变 ＝0.35 。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。 21．弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主。 二、下列各小题均有多个答案，选择最适合的一个填于横线上 1．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响 A 工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 2．塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A 。 Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料； 3．用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为 B 。 Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法； 4．韧性金属材料屈服时， A 准则较符合实际的。 Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加； 5．由于屈服原则的限制，物体在塑性变形时，总是要导致最大的 A 散逸，这叫最大散逸功原理。 Ａ、能量；Ｂ、力；Ｃ、应变； 6．硫元素的存在使得碳钢易于产生 A 。 Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性； 7．应力状态中的 B 应力，能充分发挥材料的塑性。 Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力； 8．平面应变时，其平均正应力 ｍ B 中间主应力 ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性 B 。 Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为 A 。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×） 2．塑性变形时，工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响。（×）
金属塑性成形工艺
有色金属塑性加工趋势 冶金 金属塑性成形工艺有着悠久的历史，4000多年前(青铜器时代)，金属的塑性加工与金属的熔炼与铸造同时出现，可加工铜、铁、银、金、铅、锌、锡等，所采用的工艺包括热锻、冷锻、板材加工、旋压、箔材和丝材拉拨。 近代第一次技术革命开始于18世纪中叶，以蒸汽机的发明和广泛使用为标志，从而实现了手工工具到机械工具的转变。塑性加工也从手工自由锻向机械压力机(蒸汽锤、自由锻锤及蒸汽轧钢机)进步。 近代第二次技术革命以电力技术为主导，电磁理论的建立，为电力取代蒸汽动力的革命奠定了基础。金属塑性加工设备以蒸汽向电力驱动进步。机械制造业的进一步发展，提高了塑性加工设备的制造水平，出现了轧钢机、挤压机、锻造机、拉拨机和压力机。 现代科技革命开始于上世纪40年代，其主要标志为电子技术的发展，电控和电子计算机的应用，塑性加工设备和技术向全流程自动化进步。现在可以做到配料、熔炼、铸造、轧制及随后处理全线自动化。 目前，金属材料在日常生活和高科技中占有相当大的比例，其加工技术是其它加工的基础。材料加工成形工艺通常有液态金属成形、塑性成形、连接成形等。塑性成形主要是利用金属在塑性状态下的体积转移因而材料的利用率高流线分布合理高了制品的强度, 可以达到较高的精度, 具有较高的生产率. 坯料在热变形过程中可能发生了再结晶或部分再结晶，粗大的树枝晶组织被打破，疏松和孔隙被压实、焊合，内部组织和性能得到了较大的改善和提高。有色金属塑性加工的基本方法：轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等。 近年来，随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到随着科学技术整体的飞速进步，金属塑性加工技术也取得了迅速发展。人们充分认识到最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。最终决定材料及产品结构和控制性能的关键是合成与加工。因此，材料科学与材料工程学紧密结合成为开发新材料和提高传统材料性能的必然途径。有色金属材料加工技术向高精度、高性能、低消耗、低成本、优化生产过程和自动化方向发展。目前金属塑性加工技术现状与总的发展趋势是主要体现在以下一些方面：（1）生产方法、工艺技术向着节能降耗、综合连续、优化精简、高速高效的方向发展。如实行冶炼、铸造与加工的综合一体化，采用连铸连轧，连续铸轧、连续铸挤，半固态加工等新工艺技术；尽量生产最终和接近最终形状产品；利用余热变形、热变形与温变形配合，冷加工与热加工变形量之间的优化匹配，变形与热处理的配合，省略或减少加热与中间退火次数等。（2）工艺装备更新换代加快，设备更趋大型、精密、成套、连续，自动化水平更加提高。生产线更趋大型化、专业化。产品单重大大增加。（3）产品向多品种、高质量、高精度发展，产品结构不断调整，新材料新产品不断被开发。轻型薄壁材料、复合材料、镀层涂层材料等不断发展，产品注重深度加工，有色材料的产品综合性能和使用效能大大提高。（4）工模具结构、材质，加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺不断改进和完善。模具的质量和使用效果、寿命得到极大的提高。（5）在加工辅助工序和其他环节，开发新型辅助设备，采取先进技术和多种
浅谈精密微塑性成形技术的现状及发展趋势
浅谈精密微塑性成形技术的现状及发展趋势 处在新的发展阶段，我国的科学技术有了很大程度的进步，微纳米技术和科学的发展受到众人的关注，并逐渐在生产生活当中得到了广泛应用。其中的精密微塑性成形技术在这一过程中的实际应用对实际起到了重要作用，微系统技术和微机电系统具有着节约能源以及节省空间等优点，随着市场对精密微塑成形技术的需求增大，对其理论研究就显得非常重要。文章则主要就精密微塑成形技术的发展现状进行详细分析，并就其发展的趋势加以研究，希望借此对这一领域的实际发展有所裨益。 标签：精密微塑成形技术；现状；发展趋势 引言 微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法，在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级，所以在微型零件的制造上较为适用。微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小，其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用，故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。 1 精密微塑性成形原理特征及方法分析 1.1 精密微塑性成形原理特征分析 科技的发展带来了生产的效率提升，在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步，传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术，实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化，所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。但由于微小尺度下秒面积与体积的增大，所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大，那么润滑就是比较关键的因素[1]。 从实际的成形原理来看，在工件进行微缩化的过程中，此时在摩擦力上就会随之加大，压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大，这样就支持以及对成形的载荷实现了传递，进而对摩擦也减小了。在工件的尺寸不断的微小化过程中，开口润滑包面积减少幅度不是很大，但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大，采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小[2]。 1.2 精密微塑性成形方法分析 微塑性成形工艺及方法的相关研究主要是在微冲压以及微体积成形方面，其中的微体积成形主要是进行的微连接器以及顶杆和叶片等微型的期间精密形成。以螺钉为例，其最小的尺寸只有0.8微米，而微成形胚料的最小直径是0.3微米，
复合材料成型工艺大全及说明
复合材料成型工艺大全及说明 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同，各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，
放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖
金属塑性成型原理-知识点
名师整理精华知识点 名词解释 塑性成型：金属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力学性能的加工方法 加工硬化：略 动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶 超塑性变形：一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等，则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态 塑性：金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 屈服准则（塑性条件）：在一定的变形条件下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，指点才开始进入塑性状态，这种关系成为屈服准则。 塑性指标：为衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标。 晶粒度：表示金属材料晶粒大小的程度，由单位面积所包含晶粒个数来衡量，或晶粒平均直径大小。填空 1、塑性成形的特点（或大题？） 1组织性能好（成形过程中，内部组织发生显著变化）2材料利用率高（金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不切削，废料少，流线合理）3尺寸精度高（可达到无切削或少切屑的要求）4生产效率高适于大批量生产 失稳——压缩失稳和拉伸失稳 按照成形特点分为1块料成形（一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形（滑移，孪生）和晶界变形 超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性 冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变 固溶强化、柯氏气团、吕德斯带（当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹，称为吕德斯带） 金属的化学成分对钢的影响（C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆）；组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。 摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦 摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论 库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件 t=mK 塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属 常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余 影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物 常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂（干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂） 问答题 1、提高金属塑性的基本途径 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、选择三向压缩性较强的变形方式 4、减小变形的不均匀性 2、塑性成形中的摩擦特点 1、伴随有变形金属的塑性流动 2、接触面上压强高 3、实际接触面积大 4、不断有新的摩擦面产生 5、常在高温下产生摩擦 3、塑性成形中对润滑剂的要求 1、应有良好的耐压性能 2、应有良好的耐热性能 3、应有冷却模具的作用 4、应无腐蚀作用 5、应无毒 6、应使用方便、清理方便 4、防止产生裂纹的原则措施 1、增加静水压力 2、选择和控制适合的变形温度和变形速度 3、采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等。 4、提高原材料的质量 5、细化晶粒的主要途径 1、在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作为脱氧剂 2、采用适当的变形程度和变形温度 3、采用锻后正火或退火等相变重结晶的方法 6、真实应力-应变的简化形式及其近似数学表达式1、幂指数硬化曲线Y=B?n 2、有初始屈服应力的刚塑性硬化曲线Y=σs+B1?m 3、有初始屈服应力的刚塑性硬化直线Y=σs+B2?4、无加工硬化的水平直线Y=σs 7、为什么晶粒越细小，强度和塑性韧性都增加？晶粒细化时，晶内空位数目与位错数目都减少，位错与空位、位错间的交互作用几率减小，位错易于运动，即塑性好。位错数目少，塞积位错数目少，使应力集中降低。晶粒细化使晶界总面积增加，致使裂纹扩展的阻力增加，推迟了裂纹的萌生，增加了断裂应变。晶粒细小，裂纹穿过晶界进入相邻晶粒并改变方向的频率增加，消耗的能量增加，韧性增加。另外晶界总面积增加可以降低晶界上的杂质浓度，减轻沿晶脆性断裂倾向。 8、变形温度对金属塑性的影响 总趋势：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升；在加热过程的某些温度区间，往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。在一般情况下，温度由绝对零度上升到熔点时，可能出现几个脆性区，包括低温的、中温的、和高温的脆性区。 9、动态回复、为什么说是热塑性变形的主要软化机制？ 动态回复是指在热塑性变形过程中发生的回复，2，动态回复，主要是通过位错的攀移，交滑移等，来实现的，对于铝镁合金、铁素体钢等，由于它们层错能高，变形时扩展位错宽度窄，集束容易，位错的攀移和交滑移容易进行，位错容易在滑移面间转动，而使异号位错相互抵消，结果使位错密度下降，畸变能降低，不足以达到动态再结晶所需的能量水平。因此这类金属在热塑性变形过程中，即使变形程度很大，变形温度远高于再结晶温度，也只会发生动态回复，而不发生动态再结晶。 10、什么是动态再结晶，其主要影响因素？（自己总结吧，课本太乱） 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶。与金属的位错能高地有关，与晶界迁移的难易有关 ，金属越纯，发生动态再结晶的能力越强。
塑性成形技术讲解
第二章塑性成形技术 ※塑性成形技术： 利用外力使金属材料产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改善性能，从而获得各种产品的加工方法。 ※主要应用： 1）生产各种金属型材、板材和线材； 2）生产承受较大负荷的零件，如曲轴、连杆等； ※塑性成形特点： 1）产品力学性能优于铸件和切削加工件； 2）材料利用率高，生产率高； 3）产品形状不能太复杂； 4）易实现机械化、自动化 ※分类： 1）轧制 2）挤压 3）拉拔 4）锻压：a锻造（自由锻，模锻）。b 冲压 第一节金属塑性成形的物理基础 一、塑性变形的实质 ●宏观：外力，弹性变形，塑性变形（分切应力作用） ●微观（晶体内部）：位错滑移和孪晶 ●多晶体：晶粒变形、晶界滑移、晶粒转动 二、塑性变形的分类 ●冷塑性变形：低于再结晶温度以下时发生的变形 钨的再结晶温度在1200度。 ●热塑性变形：高于再结晶温度以上时发生的变形 铅、锡等金属再结晶温度在零度以下。 三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 产生加工硬化：随着变形程度的提高，金属的强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象。 原因：位错密度提高，亚结构细化 2. 产生内应力：变形开裂，抗腐蚀性能降低，采用去应力退火进行消除。 3. 晶粒拉长或破碎，可能产生各向异性的塑性变形→晶格畸变→ 加工硬化→内能上升（不稳定）→加热→原子活力上升→ 晶格重组→内能下降（温度低时，回复。温度高时，再结晶） 四、热塑性变形对金属组织和性能的影响 一）、五种形态：静态回复；静态再结晶；动态回复；动态再结晶；亚动态再结晶
1、静态回复、静态再结晶：变形之后，利用热变形后的余热进行，不需要重新加热。 2、动态回复、动态再结晶：热变形过程中发生的。 3、亚动态再结晶：动态再结晶进行的热变形过程中，终止热变形后，前面发生的动态再结晶未完成而遗留下来的，将继续进行无孕育期的再结晶。 二）、热变形对金属组织和性能的影响 1. 使铸锭或毛坯中的气孔和疏松焊合，晶粒细化，改善夹杂物和第二相等形态和分布，偏析部分消除，使材料成分均匀。 2. 使铸态金属中的各种偏析、第二相和夹杂物等沿变形方向延伸，形成条状的纤维组织，使材料的塑性和冲击韧性增加。 3. 热变形中各个相或晶内偏析沿变形方向伸长成带条状，冷却时形成带状组织，使材料的横向塑性和韧性降低。 4. 细化晶粒。 五、金属的可锻性 可锻性：金属经过压力加工时，获得优质制品的难易程度。 衡量标准：①金属的塑性：塑性越小，可锻性越好 ②变形抗力：变形抗力越小，可锻性越好 1、影响可锻性的因素：金属本质、加工条件 ★金属本质：面心＞体心＞密排六方 ★化学成分：纯金属＞合金，碳钢＞合金钢，低碳钢＞高碳钢 ★金属的组织：相的组织及分布：固溶体＞机械混合物＞化合物 晶粒大小：等轴晶＞柱状晶；细晶粒＞粗晶粒 加热条件： 变形温度↑→塑性↑变形抗力↓→可锻性↑ 变形速度↑→加工硬化→塑性↓变形抗力↓→可锻性↓ 第二节金属的体积成形方法 使金属材料在三维空间的三个方向上都发生变形的塑性成形方法 一、锻造： ●概念：利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。 锻件的力学性能一般优于铸件。 ●分类： 1). 作用力来源：手工锻造和机械锻造 2). 锻造温度：热锻（再结晶温度以上）、温锻（回复和再结晶温度之间）和冷锻（回复温度以下）。 3). 工艺特点：自由锻和模锻 ★自由锻：在砧块之间成形 ★模锻：在模锻设备上用模具成形 ★自由锻特点：
棘轮套冷挤压成形工艺及模具设计
棘轮套塑性成形工艺及模具设计 中文摘要：冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。本设计介绍了棘轮套零件结构分析、挤压工艺过程、挤压设备选择、模具结构的设计、凸凹模设计、挤压件质量分析、棘轮套齿形模芯的结构、凸模加工工艺及模具各部件三维造型进行了叙述，并计算了毛坯体积、毛坯尺寸、变形程度、挤压比和挤压力。与常规的棘轮套加工工艺相比，冷挤压成形的棘轮套具有齿形强度高、齿形尺寸精度较高、表面粗糙度值低、材料利用率高、生产效率高、设备投资少等优势。 关键词：冷挤压棘轮套正挤压凸缘
Ratchet sets of plastic forming process and die design (Tongling University ,mechanical Material Forming and Control Technology ,07 mold Zhang Teng) Abstract: Volume precision plastic cold extrusion forming technology is an important component. Cold extrusion is the next in the cold metal blank into the mold cavity, the strong pressure and under a certain speed, forced metal extrusion from the mold cavity to obtain the required shape, size, and has some mechanical performance of extrusion Obviously, the cold extrusion process is to control the metal flow by mold, by transfer to a large number of metal forming volume parts.Ratchet sets introduced structure of parts, extrusion process, extrusion equipment selection, die structure design, punch and die design, extrusion quality analysis, ratchet sets of the structure of tooth punch, punch and die processing of parts, Three-dimensional modeling of the narrative, and calculate the rough size, blank size, deformation, extrusion ratio and extrusion pressure. And conventional processing technology compared to ratchet set, ratchet set of cold extrusion with gear, high strength, high precision gear size, low surface roughness, high utilization ratio, high efficiency, less investment in equipment and other advantages. key words: Cold extrusion Ratchet sets Extrusion Flange
材料成型技术基础复习提纲整理知识讲解
材料成型技术基础复习提纲整理
第一章绪论 1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。 2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。 （1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。 （2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。 （3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。 第二章液态金属材料铸造成形技术过程 1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。 液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。 液态金属自身的流动能力称为“流动性”。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。 2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）
（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。 流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。 （2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。 （3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。 液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。 浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液态金属充型能力越低。 （4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R(R＝铸件体积/铸件散热表面积＝V／S)和复杂程度，它们决定着铸型型腔的结构特点。 R大的铸件，则充型能力较高。R越小，则充型能力较弱。 铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，充型能力弱。 铸件壁厚相同时，铸型中的垂直壁比水平壁更容易充满。
精密塑性成形工艺
第一章精密下料 1、生产中评价毛坯剪切质量的技术参数有哪些？ 棒料答：f、k静、动剪刀形成的压塌深度；b断面不平度；φ断面倾角；d、d 1 直径和毛坯最小直径；c断面光亮带宽度；L毛坯长度。 2、目前常用的精密下料工艺有：径向夹紧剪切和自动卧式带锯床锯切下料。 第二章钢料少无氧化加热 1、目前钢料少无氧化加热方法有：敞焰少无氧化加热和感应加热。 2、根据用途不同，涂层可分为润滑、保护和保护—润滑三大类。 第三章精密模锻工艺及模具设计 1、精密模锻主要主要应用在哪些方面？ 答：一是精化毛坯，及利用精锻工艺取代粗切削加工工序，将精锻件直接进行精加工而取得成品零件；二是精锻零件，即通过精密模锻直接获得成品零件。2、精密模锻的分类有：饼盘类、法兰凸缘类、轴杆类、杯筒类、枝丫类、叉形类。 3、闭式精密模锻成形主要有镦粗、正挤、反挤、侧向挤压和镦粗兼压入等几种变形形式。 4、侧向挤压可分为分流式、汇集式和弯曲式三类。 5、毛坯和锻件氧化皮的清理方法有：酸洗、干法滚筒清理、湿法滚筒清理、喷砂、喷丸、车削、无心磨削、冷水浸、镦粗。 6、精密模锻模具的分类通常有：1）按模锻设备分类：如锤用锻模、螺旋压力机用锻模、机械压力机用锻模、液压机用锻模、高速锤用锻模；2）按凹模结构分类：整体凹模和可分凹模。 7、半闭式分流腔的设置原则是什么？ 答：分流腔的设置原则，即分流腔应设置在什么位置最合理，应遵循的原则就是多余金属分流腔应满足的要求，即 1）当模膛中所有难于充满的部位在未充满之前，变形金属不应当被挤入到分流腔，这就是说分流腔的位置应选择在模膛最后充满的部位； 2）多余金属挤入分流腔时不应当伴随变形阻力的提高，即多余金属分流时在模膛内所产生的压力比模膛刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小，以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损； 此外，从便于切削所产生的小飞边的角度考虑，侧向分流腔应设置在锻件最大横向投影面积对应的模膛（沿分模面）周围。 具体设计时，一般依靠合适的尺寸关系来满足第一个要求；以合理的金属流动方向来满足第二个要求。 8、分流腔的结构型式有：孔式分流腔、轴向分流减压分流孔、环形缝隙式分流腔、热挤压带法兰实心锻件端部环形分流腔、端部轴向分流孔、端部角隙。 第四章挤压工艺及模具设计 1、常见挤压的基本方法：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压、镦挤复合法。 2、挤压特点即应用范围： 答：1）冷挤压特点及应用范围：采用冷挤压加工可以降低原材料消耗，材料利用率高达70%--80%。在冷挤压中，毛坯金属处于三向压应力状态，有利于提高金属材料的塑性且经挤压后金属材料的晶粒组织更加细小而密实；金属流线不被切断加上所产生的加工硬化特性，可使冷挤压件的强度大为提高；可以获得较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。目前，冷挤压已在机械、汽车、仪表、电器、
精密塑性加工技术的分类原理和特点
精密塑性加工技术精密塑性加工技术的分类、原理和特点 学院：材料科学与工程学院 专业：材料加工工程 姓名：张春丽 学号：2013432116 2013 年7月5日
一精密塑性加工概述 1.1 精密塑性加工技术的概念 精密塑性加工是金属材料通过精密塑性加工的方法获得精化毛坯或最终产品零件的加工工艺，过去称为少/无切削工艺，近年来称为近/净加工，习惯上统称为精密塑性加工。 精密塑性加工技术是新材料技术、现代模具技术、计算机技术和精密测量技术与传统的锻造、冲压、挤压等工艺方法相结合的产物。它使加工的制品达到或接近最终零件产品的形状和尺寸，实现质量与性能的优化，缩短制造周期和降低成本。 1.2 精密塑性加工的特点 （1）材料利用率高采用精密塑性加工工艺生产的制件表面仅留少量的机械切屑加工余量或不留余量。 （2）零件产品性能好采用精密塑性加工工艺生产的零件，其金属纤维沿零件轮廓形状分布，且连续致密。 （3）零件产品尺寸规格的一致性好精密塑性加工一般都通过精锻模、挤压模、精冲模和其他精密模具来实现相应精密零件或制品的生产。同一副模具生产成千上万件、数十万件乃至上百万件的零件产品，仍使产品形状和尺寸精度保持一致。 （4）可实现零件产品质量的有效控制采用数值模拟仿真如体积金属塑性加工的有限元模拟和板料金属塑性加工的有限元技术，选择合适的模拟软件并建立起合理的有限元模型。通过模拟可以获得变形金属在模具型腔中的流动方向和流动速度场、应力场、应变场、温度场和内部损伤等详细信息和加工规律；预测缺陷部位及原因；优化工艺参数，获得所需要的组织结构，实现零件产品的有效控制，提高产品的安全性、可靠性与使用寿命。 （5）生产效率高采用精密塑性加工工艺生产，一是多数精密塑性加工的工序比传统塑性加工工序少；二是多采用数控技术和数控设备来实现生产工艺流程，与传统相比，生产效率可提高数十倍甚至上百倍。 （6）存在的主要问题一是一部分精密塑性加工工具，如精模锻、挤压模的使用寿命有待提高；二是高精度高效专用设备和机械手与机器人的研制与应用。
精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文
精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文引言 微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法，在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级，所以在微型零件的制造上较为适用。微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小，其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用，故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。 1 精密微塑性成形原理特征及方法分析 1.1 精密微塑性成形原理特征分析 科技的发展带来了生产的效率提升，在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步，传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术，实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化，所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。但由于微小尺度下秒面积与体积的增大，所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大，那么润滑就是比较关键的因素。从实际的成形原理来看，在工件进行微缩化的过程中，此时在摩擦力上就会随之加大，压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大，这样就支持以及对成形的载荷实现了传递，进而对摩擦也减小了。在工件的尺寸不断的微小化过程中，开口润滑包面积减少幅度不是很大，但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大，采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小。 1.2 精密微塑性成形方法分析 微塑性成形工艺及方法的相关研究主要是在微冲压以及微体积成形方面，其中的微体积成形主要是进行的微连接器以及顶杆和叶片等微型的期间精密形成。以螺钉为例，其最小的尺寸只有0.8 微米，而微成形胚料的最小直径是0.3 微米，在模压成形的微结构构建沟槽的最小宽度能够达到二百纳米。另外在微冲压成形这一方法上最为重要的就是进行的`薄板微深拉伸以及增量成形等方法。微型器件的微塑性成形技术属于新兴的研究领域，在成形的方法上主要就是实现毫米级的微型器件精密微成形，在微塑性成形技术的不断发展下，这一技术会进一步的优化。 2 精密微塑性成形技术工艺发展现状及发展趋势 2.1 精密微塑成形技术工艺发展现状分析 精密微塑成形技术在实际的发展过程中也面临着一些问题，在尺寸效应问题上体现的较为显著。微塑性成形的发展领域中，试样尺寸当达到亚毫米或者四微米尺寸的时候，试样的物理特征及内部的结果就会发生变化，所以在性能参数与成形工艺参数就会存在不相
塑性成形重要知识点总结
塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。 滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。 滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。孪生：晶体在切应力作用下，晶体一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。 张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。 晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。 变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，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。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。 主应力：切应力为0的微分面上的正应力。 主方向：主应力方向，主平面法线方向。 主应力空间：由三个主方向组成的空间 主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。 主切应力平面：切应力达到极值的平面。 主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。 平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。 平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。 理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。 理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。 弹塑性硬化材料：塑性变形时，既要考虑塑性变形前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料。刚塑性硬化材料：研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，需考虑变形过程中的加工硬化的材料。 屈服轨迹：两相应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的几何图形，一条封闭的曲线。 屈服表面：屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面。 应变增量：以物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基础上发生的无限小应变。全量应变：反映张量在某一变形过程或变形过程中的某个阶段结束时的应变。 比例加载：在加载过程中，所有的外力一开始就按同一比例加载。 干摩擦：当变形金属与工具之间的接触表面上不存在任何外来的介质，即直接接触时所产生的摩擦。 流体摩擦：当变形金属与工具表面之间的润滑剂层较厚，两者表面完全被润滑剂隔开，这种状态下的摩擦称为。 磷化：塑性成形时润滑前在坯料表面上用化学方法制成一层磷酸盐或草酸盐薄膜，呈多孔吸附润滑剂。
塑性成形方法
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
复合成型
蜂窝v 过去复合材料曲面件一般都用手工铺层，但是手工铺层效率太低，压实不好，纤维有皱折，质量不易保证，而机械化铺层适用于平面或简单曲面件，对于类似钣金折弯件、引伸件和压延件则难度很大甚至无法实现。比较可行的办法是先将预浸料通过铺带机铺成层压件（一般平面就可以），再通过热隔膜成型，然后通过热压罐支持的方法制成产品。 对“热隔模成型”一词，国外资料中有“Hot Drape forming”和“Hot Diaphragm forming”两种解释，事实上它们是一回事，前者应翻译为热压垂帘成型或覆盖成型，后者即直译为热隔膜成型。因为“垂帘”的意思本身即指工作过程中隔膜像一个垂帘一样盖在产品和工装上，所以统一用热隔膜成型比较确切。 热隔膜成型概念 热隔膜成型是一种复合材料成型方法，即将预浸的复合材料层压后放置于模具上，通过一种特制隔膜的辅助作用经过抽真空和加热等方法，将层压件压向模具，形成所需形状。 复合材料隔膜成型类似于金属材料的引深/压延以及折弯成型。它不但可以成型一些形状复杂的产品，而且由于隔膜的作用，可以在成型过程中保证纤维不滑动、不起皱、无波浪，从而提高产品强度和表面质量，很适合于内设件、曲面复杂件和受力件（如一些梁和长桁等）的成型。热隔膜成型除用于复材件热成型外，还可用于各种蜂窝的胶接和压实，包括飞机内设件的蜂窝胶接、铝合金蜂窝胶接和真空压实等。 虽然RTM、RFI等技术也可以制造成多种此类产品，但它们是通过在纤维注入或真空吸入树酯解决的，树酯的含量、分布很难达到满意的程度。而隔膜成型用的是预浸料，其本身
树酯含量是有保证的，再通过隔膜的作用使之不起皱和有序滑移，同时保证强度不会降低或不会明显降低，并保证厚度。 热隔膜成型方法可用于热塑性及热固性树脂预浸的材料，通过热压罐或不需热压罐（如蜂窝夹芯胶接）固化。隔膜要求比较严格，可用硅橡胶代替特用的聚合隔膜以降低成本。产品拉深的深度与其直径之比最大可达到4∶1。用于蜂窝胶接时，一般只需在设备上抽真空压实（De-Bulking），无需进热压罐。 热隔膜成型分类 热隔膜成型从成型方法上看有“正向成型”和“反向成型”2种，前者即热隔膜从上面将材料往下压向模具，后者是热隔膜从下往上包住材料压向模具；从使用的预浸料所含树酯材料来说有“热固性成型”和“热塑性成型”之分；从使用隔膜的数量上来说有“单隔膜成型”和“双隔膜成型”之分。 对于拉深率大、曲度大的产品，热隔膜成型预浸件的基料最好采用热塑性材料，因为要保证其成型就必须加温，并使之在加到所需温度后能保证其成型有相当的塑性。其中聚醚醚酮（PEEK）和以PEEK为基体的碳纤维复合材料（APC-2）是比较常用的材料，它具有耐高温、耐蚀、阻燃等优点，但聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide，PPS)被认为是更好的预浸基料。其熔点为280℃,热变形温度为260℃,特点是耐热，寿命长。与热固性树脂相比，热塑性树脂形成的预浸材料虽然具有除成型复杂件外的施工快、周期短、可重复使用、贮存期长、容易修理、机械性能优良、韧性好、抗冲击、耐湿耐热等优点，但是由于其原材料成本高、预浸料粘性与铺覆性差，最高成形温度达350～450℃，一般热压罐温度不能满足其要求，且热塑性树脂的生产经验不足，目前在飞行器结构中尚处于研究试用阶段，应用有限。
金属塑性成型原理
第一章 1.什么是金属的塑性什么是塑性成形塑性成形有何特点 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力； 塑性变形----当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残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法，也称塑性加工或压力加工； 塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高 2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。一次加工： ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工： ①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。 2）板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；