第四节金属材料的压力加工工艺一、压力加工的概念利用金属在外力下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。压力加工又称为塑性加工。各类钢和大多数有色合金一般都具有一定的塑性，因此它们可以在热态或冷态下进行压力加工。二、压力加工的方法压力加工的方法有：轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压等。前三种方法主要生产各种型材，后两种方法主要生产毛坯和零件。先简要介绍前三种方法，后两种方法后面系统讲授。1.轧制利用两个旋转轧辊的压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑性变形，以获得所要求的截面形状并同时改变其组织性能。通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原材料，如圆钢、方钢、角钢、T字钢、工字钢、槽钢、钢轨等。2.挤压将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯料从模孔中挤出，从而获得符合模孔截面形状的坯料或零件的加工方法。适合于挤压的金属材料主要有低碳钢、有色金属及其合金。锻造时金属需加热到的温度铁碳合金（钢）约为1150℃——1250℃铝合金约为430℃——500℃铜合金约为800℃——900℃可锻造的固体坯料可以是铁碳合金、铝合金、铜合金等。一般纯金属的锻造性好。碳钢的锻造性随其含碳量的增高而降低。合金钢的锻造性低于相同含碳量的碳钢。合金钢中合金元素含量愈高,杂质愈多,锻造性愈差。当合金中含有可形成碳化物的元素（如铬、钨、锡、钒、铁等）,则其锻造性显著下降。1.自由锻2.模锻人类最早掌握的手工锻造方法，属于自由锻，早期的盔甲、兵器、器皿、劳动工具等，都是用手工锻造的方法获得的。在现代金属装饰工艺中，仍常用手工锻造。即是以手工锻打的方式，在金属板上锻锤出各种高低凹凸不平的浮雕效果。如图片所示的锻铜浮雕。锻造工艺的特点：（1）手工锻造成本低，简便易行，造型灵活，是工业设计师常用的艺术表达手段。（2）自由锻造的精度低，材料利用率低，成本相对较低，主要用于生产坯料。（3）模锻成本非常高，精度较高，节约金属，适用于大批量生产。（4）锻造件机械性能优良，多用于受力结构件的成型，如轴、刀具等。空气锤锻造法兰盘四、冲压冲压又称为板料冲压，是在压力作用下利用模具使金属板料分离或产生塑性变形，从而获得所需工件的工艺方法。冲压通常在常温下进行，故又称为冷冲压。冷冲压工艺是产品上外形零件的加工主要的手段之一，冷冲压工艺对当今的大批量生产很有意义，由于产品需要频繁的变换造型，在这种竞争的形势下，采用冷冲压工艺具有特殊的意义。冲压加工生产的特点：（1）主要是对金属板材进行加工，制件一般不需进行再处理；（2）冲压生产率高，材料利用率高；（3）制件精度高、产品一致性高，可在平面方向制成复杂产品；（4）能获得质量轻，强度和刚度较高的零件。（5）冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化和自动化，成品率很高，故零件成本低。（6）但是，冲压模具制造复杂，要求高，成本高。冲压材料的合理选择冲压工艺的分类：冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工艺分为分离工序和成形工序两类。分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁、冲孔、落料等。成形工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。把板料沿直线弯曲成各种形状，板料外层受拉伸力，内层受压缩力。可加工形状复杂的零件冲压成型产品举例冲压制品示例冲压壳体冲压（拉伸）件冲压饰品冲压设备五、折弯工艺弯曲件的形状典型弯曲件的工序安排三次弯曲四次弯曲弯曲工艺应用管材弯曲管材弯曲管材弯曲六、压力加工的工艺性2.模锻（1）合理的分模面（2）加工余量、园角、斜度（3）避免高筋、薄壁突起（4）避免深孔、多孔（5）采用锻造－焊接结构（1）冲裁1）避免钣金外部、内部尖角2）避免过长的悬臂和狭槽3）钣金冲孔优先选用圆孔4）避免孔与钣金折弯边距离太近（2）折弯1）折弯高度2)大于最小折弯半径有效克服反弹3）折弯方向4）保证折弯间隙，避免折弯干涉5）保证折弯强度6）减少折弯工序7）避免复杂折弯（3）降低成本的考虑1）钣金件的形状2）减小钣金外形尺寸3）外形尽量简单4）合理利用钣金结构，减少零件数量