机械制造基础-塑性成形.docx

机械制造基础-塑性成形

引言

塑性成形是机械制造中常用的一种方法，通过对金属材料施加压力，使其发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。塑性成形广泛应用于汽车制造、航空航天、建筑等领域。本文将介绍塑性成形的基本原理、常见的塑性成形工艺以及其在实际生产中的应用。

塑性成形的基本原理

塑性成形是通过施加力量使金属材料发生塑性变形的一种加工方法。金属材料在受到外力作用下会发生原子间的位移和形变，从而改变其晶体结构和形状。塑性成形的基本原理可以归结为以下几个方面：

塑性变形特性：金属材料具有较高的延展性和塑性，可以在外力作用下进行塑性变形，而不断变形后回弹至初始形状。这种特性使得金属材料适合进行塑性成形加工。

金属的流动性：金属材料具有较好的流动性，即在塑性变形过程中，金属材料可以顺应应力分布的变化，在不同部位形成不同的变形形状。这种流动性使得金属材料能够通过塑性成形加工来实现复杂的形状和结构。

应力与应变的关系：金属材料在受到外力作用下，会引起其内部产生应力，从而引起形变。应力与应变之间的关系可以通过应力-应变曲线来表示，该曲线可以描述金属材料在不同应力下的塑性变形特性。

常见的塑性成形工艺

塑性成形工艺根据其加工原理和特点的不同，可以分为压力成形和非压力成形两大类。

压力成形

压力成形是通过施加压力使金属材料发生塑性变形的一种成形方式。常见的压力成形工艺包括冲压、压铸、锻造等。

冲压：冲压是通过将金属材料放置在冲压模具中，并施加较大的冲击力使金属材料在模具中发生塑性变形。冲压工艺可以实现高质量的金属零件加工，并能够高效率地进行批量生产。

压铸：压铸是通过将熔化的金属材料注入到压铸模具中，并施加高压将金属材料填充至模具中的空腔中，然后冷却固化，最终得到所需的零件形状。压铸工艺适用于制造复杂形状的零件，可以获得高度精密的产品。

锻造：锻造是通过施加压力使金属材料发生塑性变形的一种成形方式。锻造工艺分为冷锻和热锻两种。冷锻是在常温下进行的锻造，适用于处理高硬度的材料；热锻是在高温下进行的锻造，适用于处理高塑性材料。

非压力成形

非压力成形是通过施加非压力力量使金属材料发生塑性变形的一种成形方式。常见的非压力成形工艺包括挤压、拉伸、旋压等。

挤压：挤压是通过施加挤压力将金属材料挤压至模具中的空腔形成所需的截面形状。挤压工艺适用于制造长条形或管状的零件，可以得到良好的表面质量和尺寸精度。

拉伸：拉伸是通过在两端施加拉力使金属材料发生塑性变形，形成所需的拉伸形状。拉伸工艺适用于制造丝、线等细长零件，可以使材料具有较好的延展性和韧性。

旋压：旋压是通过施加旋转力和推力使金属材料发生塑性变形，形成所需的旋转形状。旋压工艺适用于制造圆柱形或圆锥形的零件，可以实现高度精密的成形。

塑性成形的应用

塑性成形在机械制造领域具有广泛的应用。以下是几个常见的应用领域：

汽车制造：塑性成形工艺在汽车制造中广泛应用，如冲压工艺可以用于制造汽车车身板件、车门、车顶等；压铸工艺可以用于制造汽车发动机零件、底盘零件等。

航空航天：航空航天领域对金属材料的强度和轻量化要求很高，塑性成形工艺能够满足这些要求，如锻造工艺可以用于制造航空发动机零件、飞机结构零件等。

建筑：塑性成形工艺可以用于制造建筑物的金属结构件，如桥梁、钢结构房屋等。

家电制造：塑性成形工艺可以用于制造家电产品的外壳、外框等零件。

结论

塑性成形是机械制造中一种常用的加工方法，通过施加压力使金属材料发生塑性变形，得到所需的形状和尺寸。塑性成形工艺具有广泛的应用领域，对于实现高质量、高效率的生产具有重要意义。掌握塑性成形的基本原理和常见工艺，对于提高机械制造的技术水平和生产效率具有重要的推动作用。