塑性成形原理概論課件

1、塑性成形原理概論課件課程信息課程信息 n學(xué)時：學(xué)時：40學(xué)時學(xué)時n考試方式：期末閉卷考試考試方式：期末閉卷考試n 平時成績占總成績平時成績占總成績30%n聯(lián)系方式：工程實(shí)踐中心聯(lián)系方式：工程實(shí)踐中心5-339n n 本課程的性質(zhì)和教學(xué)目的本課程的性質(zhì)和教學(xué)目的 n性質(zhì)：本課程是材料成形與控制工程專業(yè)（模性質(zhì)：本課程是材料成形與控制工程專業(yè)（模具設(shè)計）的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課具設(shè)計）的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課n目的：目的： 金屬產(chǎn)生塑性變形時在金屬學(xué)和力學(xué)等方面有金屬產(chǎn)生塑性變形時在金屬學(xué)和力學(xué)等方面有著共同的基礎(chǔ)和規(guī)律。因此，金屬塑性成形原著共同的基礎(chǔ)和規(guī)律。因此，金屬塑性成形原理課程是研究和探討金屬在

2、各種塑性加工過程理課程是研究和探討金屬在各種塑性加工過程中可遵循的基礎(chǔ)和規(guī)律的一門學(xué)科。其目的在中可遵循的基礎(chǔ)和規(guī)律的一門學(xué)科。其目的在于科學(xué)地、系統(tǒng)地闡明這些基礎(chǔ)和規(guī)律，為學(xué)于科學(xué)地、系統(tǒng)地闡明這些基礎(chǔ)和規(guī)律，為學(xué)習(xí)后續(xù)的工藝課程作理論準(zhǔn)備，也為合理制訂習(xí)后續(xù)的工藝課程作理論準(zhǔn)備，也為合理制訂塑性成形工藝規(guī)范及選擇設(shè)備、設(shè)計模具奠定塑性成形工藝規(guī)范及選擇設(shè)備、設(shè)計模具奠定理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。第一章：緒論第一章：緒論 n本課程的任務(wù)本課程的任務(wù)n金屬塑性加工的實(shí)質(zhì)金屬塑性加工的實(shí)質(zhì) n金屬塑性加工的分類金屬塑性加工的分類 n金屬成形理論的發(fā)展概況金屬成形理論的發(fā)展概況 本課程的任務(wù)本課程的任務(wù)

3、 n掌握金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)，即掌握影響金掌握金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)，即掌握影響金屬性能的主要因素及原理，掌握金屬性能主要屬性能的主要因素及原理，掌握金屬性能主要指標(biāo)的測試方法；指標(biāo)的測試方法；n掌握金屬塑性力學(xué)的基礎(chǔ)知識，即掌握金屬塑掌握金屬塑性力學(xué)的基礎(chǔ)知識，即掌握金屬塑性變形體內(nèi)的應(yīng)力場、應(yīng)變場、應(yīng)力應(yīng)變之性變形體內(nèi)的應(yīng)力場、應(yīng)變場、應(yīng)力應(yīng)變之間關(guān)系、塑性變形時的力學(xué)條件等塑性理論基間關(guān)系、塑性變形時的力學(xué)條件等塑性理論基礎(chǔ)知識。掌握塑性成形問題的幾種主要解法礎(chǔ)知識。掌握塑性成形問題的幾種主要解法（包括解析和數(shù)值解法）；（包括解析和數(shù)值解法）；n掌握金屬塑性成形時的金屬流動規(guī)律和變形特

4、掌握金屬塑性成形時的金屬流動規(guī)律和變形特點(diǎn)，分析金屬的基本成形工藝，以便確定合理點(diǎn)，分析金屬的基本成形工藝，以便確定合理的壞料尺寸和成形工序；的壞料尺寸和成形工序；教材及參考書教材及參考書 n教材：教材：俞漢清主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版，俞漢清主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版，金屬塑性成形原理金屬塑性成形原理，2008n參考書：參考書：n董湘懷主編，董湘懷主編，金屬塑性成形原理金屬塑性成形原理，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2011 2011 n汪大年主編，汪大年主編，金屬塑性成形原理金屬塑性成形原理，高等教育出版社，高等教育出版社，19881988 n劉全坤主編，劉全坤主編，材料成形基本原理材料成形

5、基本原理，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社， 19951995n萬勝狄主編萬勝狄主編，金屬塑性成形原理金屬塑性成形原理，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，19951995 要求要求 n作業(yè)必須按時交。作業(yè)必須按時交。n做好課堂筆記，本課程中將有部分補(bǔ)充做好課堂筆記，本課程中將有部分補(bǔ)充內(nèi)容，要求大家記筆記。內(nèi)容，要求大家記筆記。n要求上課前預(yù)習(xí)，本課程內(nèi)容較難，且要求上課前預(yù)習(xí)，本課程內(nèi)容較難，且內(nèi)容多，課時少，信息量較大，要求大內(nèi)容多，課時少，信息量較大，要求大家自覺預(yù)習(xí)。家自覺預(yù)習(xí)。 n遵守課堂紀(jì)律，有事請?zhí)崆罢埣僮袷卣n堂紀(jì)律，有事請?zhí)崆罢埣?。金屬塑性加工的?shí)質(zhì)金屬塑性加工的實(shí)質(zhì)一、基本概念一

6、、基本概念n塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形塑性：在外力作用下使金屬材料發(fā)生塑性變形而不破壞其完整性的能力稱為塑性。是指材料而不破壞其完整性的能力稱為塑性。是指材料的永久變形能力。的永久變形能力。n彈性：材料的可恢復(fù)變形的能力彈性：材料的可恢復(fù)變形的能力 n塑性成形：使材料在一定的外力作用下，利用塑性成形：使材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并獲得一定力學(xué)性能的加工其塑性而使其成形并獲得一定力學(xué)性能的加工方法，稱為塑性成形（塑性加工或壓力加工）方法，稱為塑性成形（塑性加工或壓力加工）二、零件的機(jī)械制造方法二、零件的機(jī)械制造方法鑄鑄造造零零件件機(jī)機(jī)械械制制造造方方法法切切削削加

7、加工工壓壓力力加加工工塑塑性性成成形形特特種種加加工工鍛鍛造造沖沖壓壓車車、銑銑、刨刨、磨磨、鉆鉆、鉸鉸、插插等等自自由由鍛鍛、模模鍛鍛拉拉深深、彎彎曲曲、沖沖裁裁、翻翻邊邊、拉拉型型等等加工中心水切割銑床摩擦壓力機(jī)鑄造鑄造切削加工種類切削加工種類二、金屬塑性成形的主要特點(diǎn)二、金屬塑性成形的主要特點(diǎn)n加工后組織性能得到改善和提高，經(jīng)塑性成形，使其結(jié)構(gòu)致密，組織改善。n材料利用率高 ，主要依靠金屬在塑性狀態(tài)下的體積轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)。n精度高，精密塑性成形。n生產(chǎn)率高，如高速沖，1500-1800次/分鐘 。n塑性加工一般通過模具進(jìn)行。塑性成形的產(chǎn)品主要有原材料、毛坯和零件三大類。 金屬塑性加工的分類金

8、屬塑性加工的分類n按被加工坯料的形狀n按加工時工件的溫度 按被加工坯料的形狀一般將金屬塑性成形分為塊料成形（又稱體積成形）和板料成形兩大類。 一、塑性成形分類（一）一、塑性成形分類（一）塑塑性性成成形形金金屬屬成成形形鍛鍛壓壓理理論論塊塊料料成成形形沖沖壓壓理理論論板板料料成成形形非非金金屬屬成成形形塑塑料料、陶陶瓷瓷等等1、塊料加工、塊料加工n軋制：型材、板材、管材n擠壓：型材、管材或零件n拉拔：棒材、管材和線材n自由鍛：結(jié)構(gòu)件n模鍛：結(jié)構(gòu)件擠壓型材擠壓型材擠壓型材模具擠壓型材模具飛邊飛邊工件工件下模下模上模上模錘錘砧臺砧臺模鍛模鍛軋板生產(chǎn)線軋板生產(chǎn)線自由鍛自由鍛精鍛件精鍛件環(huán)鍛件、模鍛件環(huán)

9、鍛件、模鍛件復(fù)雜零件鍛造復(fù)雜零件鍛造擠壓件擠壓件工件工件驅(qū)動輥驅(qū)動輥導(dǎo)向輥導(dǎo)向輥蕊輥蕊輥端面輥端面輥環(huán)軋示意圖環(huán)軋示意圖2、板料成形、板料成形板料成形一般稱為沖壓。它是對厚度較小的板料，利用專門的模具，使金屬板料通過一定?？锥a(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需零件。沖裁拉深彎曲翻邊拉型落壓噴丸折彎滾彎拉彎沖壓脹形、旋壓、管成形、超塑成形、蠕變典型沖壓件典型沖壓件 隨著技術(shù)的發(fā)展，還不斷產(chǎn)生新的塑性成形方法，例如：液態(tài)模鍛、超塑 成形，這些都進(jìn)一步擴(kuò)大了塑性成形的應(yīng)用范圍。 二、塑性成形分類（二）二、塑性成形分類（二）塑性加工按成形時工件的溫度成形時工件的溫度還可以分為熱成形、冷成形和溫成形三類。主要區(qū)

10、分指標(biāo)：n 再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度：鋼的再結(jié)晶溫度,與具體條件有關(guān)，一般再結(jié)晶溫度大概是mn 回復(fù)溫度：回復(fù)溫度：mn 熱成形：熱成形：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工，如熱鍛、熱軋、熱擠壓等。n 冷成形：冷成形：在不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶的溫度以下進(jìn)行的加工，如冷軋、冷沖壓、冷鍛、冷擠壓等。n 溫成形：溫成形：在介于冷、熱成形之間的溫度下進(jìn)行的加工，如溫鍛、溫擠壓 隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了組合工藝和一些新工藝。復(fù)合工藝n溫溫-冷復(fù)合成形：冷復(fù)合成形：利用溫成形變形抗力低的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行大變形，隨后用冷成形來進(jìn)行整形n余熱熱處理：余熱熱處理：利用溫成形或熱成形后工件的熱能直接進(jìn)行熱處理，控制變形后冷卻，節(jié)

11、省了熱處理工序 金屬塑性成形理論是一門基于金屬塑性變形的物理學(xué)、物理-化學(xué)、金屬學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ)上的應(yīng)用技術(shù)理論。 作為塑性成形理論的重要基礎(chǔ)的塑性理論的形成與發(fā)展也經(jīng)歷了一百多年的歷史。在此其間提出的一些經(jīng)典理論與方法歸列于下 金屬塑性成形理論的發(fā)展概況金屬塑性成形理論的發(fā)展概況一、物理學(xué)方面（提出了塑性的一、物理學(xué)方面（提出了塑性的概念）概念） （從微觀上對塑性變形的機(jī)理做了科學(xué)的解釋）著名的壓縮試驗(yàn)：卡爾曼（ Von Karman ）試驗(yàn) 1912，Von Karman 大理石壓縮實(shí)驗(yàn)壓縮變形8% 完全脆性材料在很大的三向壓應(yīng)力下產(chǎn)生了可觀的塑性變形的試試。 說明：塑性是存在的、普遍存在的、可以變化的。二二、塑性成形力學(xué)方面、塑性成形力學(xué)方面法國工程師屈雷斯加（）法國工程師屈雷斯加（）1864提出最大剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)提出最大剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則，則，德國米塞斯（德國米塞斯（Von Mises），），1913，Mises屈服準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則M.Levy 1871年，提出了應(yīng)力應(yīng)變增量關(guān)系年，提出了應(yīng)力應(yīng)變增量關(guān)系 Levy-MisesB.Saint-Venant 1870，應(yīng)力應(yīng)變速率方程，（塑性，應(yīng)力應(yīng)變速率方程，（塑