1、金属塑性成形原理金属塑性成形原理Principle of Metal Plastic Forming本课程的性质和教学目的本课程的性质和教学目的v 性质：本课程为材控专业模具方向的专业基础课性质：本课程为材控专业模具方向的专业基础课v目的：金属产生塑性变形时在金属学和力学等方面目的：金属产生塑性变形时在金属学和力学等方面有着共同的基础和规律。因此，金属塑性成形原理有着共同的基础和规律。因此，金属塑性成形原理课程的是研究和探讨金属在各种塑性加工过程中可课程的是研究和探讨金属在各种塑性加工过程中可遵循的基础和规律的一门学科。其目的在于科学地、遵循的基础和规律的一门学科。其目的在于科学地、系统地阐明
2、这些基础和规律，为学习后续的工艺课系统地阐明这些基础和规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，也为合理制订塑性成形工艺规范及程作理论准备，也为合理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。选择设备、设计模具奠定理论基础。第一章第一章 绪论绪论v主要内容主要内容v1.1 金属塑性成形的特点及分类金属塑性成形的特点及分类v1.2 金属塑性成形原理课程的目的和任务金属塑性成形原理课程的目的和任务v1.3 金属塑性成形理论的发展概况金属塑性成形理论的发展概况1.1 金属塑性成形的特点及分类金属塑性成形的特点及分类图1-1 塑性材料拉伸时拉力与伸长之间的关系塑性材料拉伸时拉力与伸长之间的关系金
3、属试样的拉深试验金属试样的拉深试验v当当PPe时的一段小曲线上，应力基本保持不变，时的一段小曲线上，应力基本保持不变，应变显著增加，材料的这种现象称为屈服或流动应变显著增加，材料的这种现象称为屈服或流动v过了屈服阶段，在到达过了屈服阶段，在到达b点之前阶段，材料又恢复点之前阶段，材料又恢复抵抗变形的能力，处于强化阶段抵抗变形的能力，处于强化阶段v过了过了b点之后，试样出现颈缩现象，处于局部变形点之后，试样出现颈缩现象，处于局部变形阶段，随着颈缩横截面积减小，材料最终被拉断阶段，随着颈缩横截面积减小，材料最终被拉断基本概念基本概念v塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不塑性：在外力作用下使
4、金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。是指材料的永久变破坏其完整性的能力称为塑性。是指材料的永久变形能力。形能力。v弹性：材料的可恢复变形的能力弹性：材料的可恢复变形的能力v塑性成形：使材料在一定的外力作用下，利用其塑塑性成形：使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，称性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法，称为塑性成形（塑性加工或压力加工）为塑性成形（塑性加工或压力加工）v弹塑性：弹性弹塑性：弹性+塑性塑性金属塑性成形的特点金属塑性成形的特点v组织、性能好组织、性能好v材料利用率高材料利用率高v尺寸精度高尺寸精度高v生产效率高，适于大批量生
5、产生产效率高，适于大批量生产应用应用1、航空航天、航空航天2、武器装备、武器装备应用应用3、交通工具、交通工具应用应用4、建筑、建筑应用应用5、家用电器、家用电器应用应用v金属的塑性加工广泛应用于航空航天、武器金属的塑性加工广泛应用于航空航天、武器装备、交通工具、建筑、家用电器等各行各装备、交通工具、建筑、家用电器等各行各业，各式各样的覆盖件、支撑件以及重要的业，各式各样的覆盖件、支撑件以及重要的承压受力部件，都是应用塑性成形工艺获得。承压受力部件，都是应用塑性成形工艺获得。v塑性成形在加工工业中有着极其重要的地位，塑性成形在加工工业中有着极其重要的地位，它在成形加工中具有极大优势，是其他工艺
6、它在成形加工中具有极大优势，是其他工艺所无法替代的。所无法替代的。应用应用塑性成形的分类塑性成形的分类塑性成形塑性成形成型特点成型特点块料成形块料成形板料成形（冲压）板料成形（冲压）：分为分离：分为分离工序和成形工序工序和成形工序一次加工一次加工二次加工二次加工成形时工成形时工件的温度件的温度冷成型、热成形和温成形冷成型、热成形和温成形一次加工一次加工一次加工用于提供型材、管材、板材和线材等。一次加工用于提供型材、管材、板材和线材等。轧制轧制（多辊轧制）（多辊轧制）成形轧制成形轧制轧制轧制（斜轧）（斜轧）块料成形块料成形挤压挤压（正挤、反挤）（正挤、反挤）卧式挤压机卧式挤压机锻造锻造飞豹拉弯件
7、飞豹拉弯件板料成形板料成形（冲压工艺的分类）（冲压工艺的分类）拉深拉深压力机及成形工件压力机及成形工件按加工温度分按加工温度分 热成形：充分结晶的温度以上热成形：充分结晶的温度以上 冷成形：产生回复和再结晶的温度以下冷成形：产生回复和再结晶的温度以下 温成形：介于热成形和冷成形之间温成形：介于热成形和冷成形之间返回返回1.2 本课程的目的和任务本课程的目的和任务v性质：本课程为材控专业模具方向的专业基性质：本课程为材控专业模具方向的专业基础课础课v任务：研究和探讨金属在各种塑性加工过程任务：研究和探讨金属在各种塑性加工过程中可遵循的基础和规律的一门学科。中可遵循的基础和规律的一门学科。v目的：
8、科学地、系统地阐明这些基础和规律，目的：科学地、系统地阐明这些基础和规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，也为合为学习后续的工艺课程作理论准备，也为合理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。模具奠定理论基础。对金属塑性成形工艺的要求对金属塑性成形工艺的要求v使金属具有良好的塑性使金属具有良好的塑性v使变形抗力小使变形抗力小v保证塑性成形件的质量保证塑性成形件的质量v了解变形力了解变形力具体任务具体任务v阐明金属塑性变形的物理基础阐明金属塑性变形的物理基础v阐明金属塑性变形的力学基础阐明金属塑性变形的力学基础v阐明金属塑性成形时的金属流动规律
9、和变形阐明金属塑性成形时的金属流动规律和变形特点特点v对成形件质量进行定性分析对成形件质量进行定性分析返回返回1.3 金属塑性成形原理的发展概况金属塑性成形原理的发展概况v物理基础物理基础位错理论位错理论 金属学及金属物理范畴金属学及金属物理范畴v物理化学物理化学化学成分、织构与塑性变形的关系化学成分、织构与塑性变形的关系v塑性成形力学塑性成形力学v1864，H.Tresca提出最大剪应力屈服准则；提出最大剪应力屈服准则；v1870，B.Saint-Venant 应力应变速率方程；应力应变速率方程；v1871，M.Levy 提出了应力应变增量关系提出了应力应变增量关系v1913，Von.Mises 提出了新的屈服准则提出了新的屈服准则v1923，H.Hencky&L.Prandtl平面塑性变形的滑移平面塑性变形的滑移线几何性质线几何性质v1930，A Reuss弹塑性应力应变关系弹塑性应力应变关系应用应用v1925，卡尔曼，用初等方法建立了轧制时的，卡尔曼，用初等方法建立了轧制时的应力分布规律。应力分布规律。v萨克斯和齐别尔，提出了主应力法萨克斯和齐别尔，提出了主应力法v上限法上限法UBETv视塑性法视塑性法vFEM(FiniteElement Method)有限元应用有限元应用有限元软件分析有限元软件分析
