塑性成形原理1

材料成形原理C

PrincipleofMaterialFormingC材料工程學(xué)院2011.7

課程信息學(xué)時：40學(xué)時考試方式：期末閉卷考試平時成績占總成績30%聯(lián)系方式：工程實踐中心5-333電話/p>

主講教師：黃英娜

本課程的性質(zhì)和教學(xué)目的

性質(zhì)：本課程是材料成形與控制工程專業(yè)（模具技術(shù)方向教改班）的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課目的：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)。本課程的任務(wù)

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，掌握金屬性能主要指標(biāo)的測試方法；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（包括解析和數(shù)值解法）；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，以便確定合理的壞料尺寸和成形工序；掌握對成形質(zhì)量進(jìn)行定性分析及提高成形質(zhì)量的方法。

教材及參考書

教材：俞漢清主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版，《金屬塑性成形原理》，2008參考書：汪大年主編，高等教育出版社，《金屬塑性成形原理》，1988參考書：劉全坤主編，機(jī)械工業(yè)出版社，《材料成形基本原理》，1995參考書：萬勝狄主編，機(jī)械工業(yè)出版社，《金屬塑性成形原理》，1995

要求

作業(yè)必須按時交。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。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，要求大家自覺預(yù)習(xí)。遵守課堂紀(jì)律，有事請?zhí)崆罢埣?，不許代請。主要內(nèi)容

金屬微觀變形機(jī)理與宏觀性能金屬變形過程的力學(xué)分析變形體力學(xué)的求解方法第一章：緒論

基本概念

金屬塑性成形方法

金屬成形理論的發(fā)展

本課程的任務(wù)

1.1基本概念

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。是指材料的永久變形能力。彈性：材料的可恢復(fù)變形的能力塑性成形：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)性能的加工方法，稱為塑性成形（塑性加工或壓力加工）彈塑性：彈性+塑性

1.2零件的機(jī)械制造方法加工中心水切割銑床摩擦壓力機(jī)鑄造切削加工種類ZT023數(shù)控低速走絲電火花線切割機(jī)8軸數(shù)控電火花高速小孔加工專用設(shè)備

該機(jī)床是為航空發(fā)動機(jī)制造業(yè)研制的專用設(shè)備，主要用于發(fā)動機(jī)中特殊材料工件空間位置復(fù)雜的深小孔加工1.3塑性成形介紹金屬塑性成形的特點(diǎn)塑性成形分類金屬塑性成形的特點(diǎn)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)移來實現(xiàn)生產(chǎn)率高，如高速沖，400-1000次/每鐘

精度高，精密塑性成形塑性成形的產(chǎn)品主要有原材料、毛坯和零件三大類。塑性成形分類（一）按加工時工件的受力和變形方式按被加工坯料的形狀按加工時工件的溫度按加工時工件的受力和變形方式圖例延伸鐓粗斜軋橫軋縱軋模鍛自由鍛造軋制鍛造分類與名稱壓力基本受力方式基本壓力加工變形方式按加工時工件的受力和變形方式圖例反擠壓正擠壓剪切彎曲拉伸成型沖壓（拉延）拉拔擠壓分類與名稱剪力彎矩拉力壓力基本受力方式按加工時工件的受力和變形方式組合加工變形方式組合方式鍛造－軋制軋制－擠壓拉拔－軋制軋制－彎曲軋制－剪切名稱鍛軋軋擠拔軋輥彎搓軋圖例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。塑性成形分類（二）塊料加工軋制：型材、板材、管材擠壓：型材、管材或零件拉拔：棒材、管材和線材自由鍛：結(jié)構(gòu)件模鍛：結(jié)構(gòu)件擠壓型材擠壓型材模具飛邊工件下模上模錘砧臺模鍛軋板生產(chǎn)線自由鍛精鍛件環(huán)鍛件、模鍛件復(fù)雜零件鍛造擠壓件工件驅(qū)動輥導(dǎo)向輥蕊輥端面輥環(huán)軋示意圖板料成形 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。典型沖壓件蒙皮拉形飛豹拉彎件滅火燃油供氧環(huán)控數(shù)控彎管隨著技術(shù)的發(fā)展，還不斷產(chǎn)生新的塑性成形方法，例如：等溫鑄造、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。

塑性成形分類（三） 塑性加工按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)分指標(biāo)：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0.4~0.5Tm回復(fù)溫度：0.1~0.3Tm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。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。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)合工藝溫-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)省了熱處理工序1.4問題的提出問題的提出板材、管材、型材、線材如何獲得？曲軸、葉片？汽車覆蓋件、飛機(jī)蒙皮復(fù)雜形狀如何成形？各種結(jié)構(gòu)件？1.5金屬成形理論的發(fā)展

拉壓試驗

1912，VonKarman大理大壓縮實驗——壓縮變形8%1964，P.W.Bridgman

拉伸（3向應(yīng)力）——99%求解方法主應(yīng)力法上限法

UBET視塑性法FEM(FiniteElementMethod)

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

1.6金屬塑性成形理論的發(fā)展概況1.6金屬塑性成形理論的發(fā)展概況塑性力學(xué)

法國工程師屈雷斯加（H.Tresca）1864提出最大剪應(yīng)力屈服準(zhǔn)則，德國米塞斯（VonMises），1913，Mises屈服準(zhǔn)則M.Levy1871年，提出了應(yīng)力應(yīng)變增量關(guān)系Levy-MisesB.Saint-Venant1870，應(yīng)力應(yīng)變速率方程，（塑性流動方程）M.levyH.Hen