第一节 轧 制
第二节 锻 造
第三节 板材冲压
第四节 挤 压
第五节 拉 拔
第三章 金属压力加工
通过铸造方法得到的 金属坯件 大多不能直接使用，还
需要进一步的加工成形,如轧制、挤压、拉拔等。
压力加工 是指在不破坏金属自身完整性的条件下，利
用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定形状、
尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称位 塑性成
形 或 塑性加工 。
第一节 轧 制
轧制最早在 16世纪后期发展起来, 目前约有 90％ 的金
属材料涉及轧制工艺 。
轧制的基本操作是平板轧制，即简单轧制，轧出来的
是平板和薄板。
平 板
轧 制
薄 板
平 板
大锅炉支撑
反 应 容 器
坦 克 装 甲
波音 747蒙皮
饮 料 罐
香 烟 铝 箔
300 mm
150 mm
100～ 125 mm
1.8 mm
0.1 mm
0.008 mm
< 6 mm
?6 mm
? 轧制概述：
? 极限轧制量,
R?? 2f0 hh ?＝
极限轧制量：
其中,μ为轧辊与工件之间的摩擦系数
? 轧制力,
a v gYwLF ??＝
轧制力函数：
其中,Yavg为工件受轧时的平均真应力
讨论, （ 方程描述了无摩擦情况下轧制力的函数变化情况。）
为减小轧制力，可采取的措施有：
1、减小摩擦力；
2、用半径小的轧辊；
3、减小轧制时的压下量；
4、提高轧制温度。
? 轧件的组织变化,
? 轧机的轧辊数,
轧机有不同的轧辊配置，如：二辊式、三辊式、四
辊式、多辊式和串连式等，可以对材料施加前张紧力或
后张紧力，以提高工艺可行性或减小轧制力。
? 热轧和冷轧 （ 按轧制温度分类）
热轧 是将材料加热到 再结晶温度以上 进行轧制，热
轧变形抗力小，塑性较差或变形量大，生产效率高，适
合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。
冷轧 是在室温下对材料进行轧制。与热轧相比，冷
轧产品尺寸精度高，表面光洁，机械强度高。冷轧变形
抗力大，适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。
现代化的连续轧制生产线
根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制可分为纵
轧、横轧、斜
轧和楔横轧。
? 轧制的主要工艺类型
轧 辊 轴
线与坯料轴
线方向垂直 。
工
字
钢
的
轧
制
过
程
? 纵轧,
固定芯杆 移动芯杆
无芯杆 芯杆＋凹轧辊
几种常见的管材轧制工艺
? 纵轧, 轧辊轴线与坯料轴线方向平行 。
横轧与轧件的典型横截面示意图
? 斜轧, 轧辊轴线与坯料轴线方向互成一定的角度 。
在轧制过程中，金属棒料在轧辊间螺旋型槽里受到轧
制，并被分离成单个的小球，轧辊每旋转一周即可轧制出
一个钢球。
轧制时坯料径向尺寸减小，长度增加
金属变形过程
楔横轧主要
用于加工阶梯轴、锥形轴等各种对称的零件或毛坯。
? 楔横轧, 利用两个外表镶有凸块并作同向旋转的平行
轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的方法 。
连铸连轧技术已经实用化。
? 连铸连轧,
第二节 锻 造
锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的工
艺方法, 它是最古老的金属加工方法之一, 可以追溯到公
元前 4000年 —— 甚至 8000年 。
锻造最初是通过石制
工具锤打的方法来制造珠
宝, 钱币和各种器具, 再
发展成铁匠这一古老的职
业 。
铸造生产的 C5A运输机着陆齿轮构件
? 锻造概述：
? 基本步骤,
右图表示的是锻
造锥齿轮轴的步骤。
（美国锻造工业协会
提供）
? 流线组织,
Casting Machining Forging
锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。
? 锻造缺陷,
冲锻时，锻件可能留下
贯穿组织的流线，这些晶界
直接暴露在外，容易被环境腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。
445MN（ 50000t）水压机
? 自由锻造：
? 定义, 是指借助锻压设备上下砧块的压力使坯料成
形的压力加工方法，在锻造过程中，金属沿垂直于作用
力的方向上自由变形。
? 基本工艺过程,
? 主要工序,
1,实心圆截面光轴
及阶梯轴
拔长（镦粗及拔长） 锻 台 阶切 割
2,实心圆截面光杆及阶梯杆
拔长（镦粗及拔长） 锻台阶切 割 冲 孔
3,单拐及多拐曲轴
拔长（镦粗
及拔长） 锻台阶错 移 切 割 扭 转
4,空心光环及阶梯环
拔长（镦粗及拔长） 扩 孔冲 孔
5,空心筒
拔长（镦粗及拔长） 拔 长
6,弯曲件
拔 长 弯 曲
? 特点和应用,
1、锻件的质量范围宽，操作工具简单；
2、生产效率低，劳动强度大，金属损耗大；
3、锻件尺寸精度低，形状不太复杂；
4、适于单件小批量生产和锻造大型零件毛坯。
? 模型锻造：
? 定义, 把金属坯料放在锻模的模膛内，在模锻锤或
压力机上利用冲击力或压力使坯料在模膛内产生变形，
从而获得形状与模膛内轮廓相一致的锻件的加工方法。
? 基本工艺过程,
1,普通模锻
2,模锻＋切边
3,一模多锻
? 基本工序,
1,盘状锻件
镦 粗 终 锻（预 锻）
2,直轴类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
（预 锻）
3,弯轴类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
（预 锻）
弯 曲
4,叉类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
预 锻
5,枝芽类锻件
拔 长 终 锻滚 压 （预 锻）成 形
? 特点和应用,
1、生产效率高；
2、锻件尺寸精确，表面光洁、加工余量小，节约材料；
3、成形依靠模膛控制，可锻造复杂形状的零件；
4、适于中小型复杂锻件的大批量生产。
? 胎模锻造：
? 定义, 在自由锻设备上利用自由锻的方法进行坯料
变形，最后在未固定的锤头或砧座上的简单模具（胎模）
内成形的压力加工方法。
? 基本工艺过程,
常见的胎模有 扣模, 套筒模 及 合模 三大类。
? 特点和应用,
1、生产效率较自由锻高，但比模锻低；
2、锻件尺寸精确较自由锻高，但比模锻低；
3、与模锻相比，设备简单，锻模易加工；
4、适于批量锻造中小型零件。
? 精密模锻：
? 定义, 在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高
的模锻工艺方法。
? 基本工艺过程,
? 特点和应用,
1、模膛表面精度要求高，并开排气小孔；
2、精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料；
3、精细清洁坯料表面和模膛内表面；
4、在锻造过程中，应避免因加热引起的锻件表面氧化；
5、模锻时要润滑和冷却锻模；
6、模锻设备应具有刚度大、精度高等特点；
7、适于锻造超高精度的中小型零件。
? 超塑性模锻：
? 定义, 是指在较低的成形速率下，在可调速的水压
机或液压机上使超塑性金属模锻变形，模锻时变形速率
逐渐减小的工艺方法。
? 基本工艺过程,
? 特点和应用,
1、显著提高材料的工艺塑性；
2、极大降低金属的变形抗力；
3、金属充填性能良好，尺寸精度高，切削余量小；
4、可获得均匀细小晶粒，综合机械性能好；
5、适于一次锻造出形状复杂、薄壁和高筋的锻件。
第三节 板材冲压
板材冲压时利用冲模使薄板产生分离或变形的加工方
法 。 通常用于加工表面积与厚度之比很大的工件, 与体积
成形工艺 （ 如锻造 ） 不同, 板料成形时材料的厚度通常不
会减少, 目的是避免缩颈和撕裂 。
与铸造, 锻造出来的零件相比, 薄板冲压的零件有
着重量轻, 形状多变的优点 。 由于低碳钢价格低, 具有
足够的强度及良好的成形性能, 所以它是最常用的金属
薄板料 。 而航空宇航业则常选用铝和钛薄板料 。
? 冲压概述：
? 冲压的主
要参数,
? 冲压的变形区域,
当 间隙 C增加时，材料倾向于被拉
进定模内，而不是被剪切。在实际生
产中，间隙 C控制在板厚的 2～ 10％。
C表示冲头与定模之间的间隙
冲剪变形区域的显微硬度分布
当应力到达上屈服点时，在试样应力集中处首先开
始塑性变形，能在试样表面观察到与纵轴呈约 45° 的应
变痕迹，称为 吕德斯带 。与此同时，应力降到下屈服点，
吕德斯带就沿试样长度方向扩展，此即 屈服延伸阶段 。
低碳钢的屈服现象 低碳钢薄板表面的吕德斯带
? 吕德斯带,
1,吕德斯带对冲压制品的危害
制品表面粗糙，增加机加工工序，浪费原材料。
2,应变时效理论 （ Cotrell气团解释）
应变时效,将经过少量变形的试样放置一段时间，或经
过 200 ℃ 左右短时加热后再进行拉伸，则屈服点又出现，
且屈服应力提高的现象。
左图：低碳钢的应变时效
a：预塑性变形
b：去载后立即加载
c：去载后放置一段时间或在 200 ℃
左右短时加热后再加载
3,吕德斯带现象的消除
利用应变时效理论解决这一问题。将薄板在冲压之
前进行一道微量冷轧工序（ 1～ 2％的压下量），或向钢
中加入少量的 Ti或 Al,C,N等间隙原子形成化合物，
以消除屈服点，随后再进行冷压成形，便可保证工件表
面平滑光洁。
? 制 耳,
当用有织构的轧制板材来拉深成型零件时，将会因
织构的各向异性造成板材各方向变形量不同，使拉深出
来的工件边缘不齐，壁厚不均，这种现象称为“制耳”。
制耳现象的处理：
1）严格控制轧制板材的压下量。
2）拉深前对轧制板材适当退火。
3）对有制耳的产品进行机加工。
根据板料在加工过程中其 整体性是否破坏,板料冲压
可以分为 分离工序 和 变形工序 两大类。
? 冲压的主要工艺类型
? 分离工序,
1,剪 切
剪切
剪刀 冲 模
2,落 料
落 料
3,冲 孔
冲 孔
4,切 口
5,切 边
在坯料上沿不封闭轮廓冲出缺口，切口部分发生弯
曲，如通风板。
4,剖 切
把半成品切成两个
或多个制件，常用于成
双冲压。
? 变形工序,
1,弯 曲
1）定 义,使用模具或其它工具，将坯料的一部分
相对于另一部分弯曲成一定的角度或弧度的冲压过程。
2）最小弯曲半径：
薄板发生弯曲时，弯曲应变 ε 可以用以下函数关系表示。
1)/r(
1
＋δ＝?
当 r/δ 减小，即弯曲半径 r与板厚 δ 的比值变小，薄
板外侧金属的应变将增加，直至材料最终出现裂纹。
裂纹出现时所对应的临界弯曲半径称为 薄板的最小
弯曲半径 。
讨 论
1、对相同厚度的薄板，塑性越好，则弯曲半径越小；
2、对相同塑性的薄板，板料越厚，则弯曲半径越小。
3）弹性后效（回弹现象）：
弹性后效 是指弯曲后的零件在去除外力后，其弯
曲角度出现增大或减小的现象。
裂纹出现时所对应的临界弯曲半径称为 薄板的最小
弯曲半径 。
减小弹性后
效的措施：
1、工艺设计时，使零件弯曲角度相差一个回弹角度；
2、弯曲后进行必要的校正（如模具校正和热校正等）。
4）弯曲的主要工艺类型：
自由弯曲 模 弯
双模卷绕 单模卷绕
四模弯曲
2,拉 深 （制耳）
拉深 是在压力机上，利用
模具使金属板料产生塑性变形，
使之成为开口空心零件的一种
冲压工艺，也称 拉延 。
2,成 形
1）定义,成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形
状的工序。该工序常用于形成刚性筋条，或增大半成品
内径（胀形）。
模 压 成 形
橡 胶 胀 形
液 体 胀 形
2,翻 边
3,旋压成形 1
543
2
4,爆炸成形
爆炸成形 是利用化学能
在 10-12～ 10-7s的时间内转换
为冲击波能量，并以脉冲波
的形式作用在坯料上，使其
产生塑性变形的加工方法。
5,电磁成形
首先，绕在坯料上的
线圈由于脉冲电流作用，
将产生一个交变磁场；相
应地，坯料内产生感应电流，感应电流产生的磁场与线圈
磁场相互作用，线圈和坯料之间就出现斥力，最终导致坯
料以较大的运动速率和模具贴合而成形。
第四节 挤 压
挤压是将金属坯料放入挤压模具中, 在压力作用下使
坯料从模孔中挤出而变形的加工工艺 。
多数实心或空心截面都可以通过挤压成形获得 。 由于
挤出过程中, 模具的几何形状不变, 因此挤出件具有恒定
的截面 。
挤出成形可在室温或高温下成形,
这主要取决于材料的塑性 。 由于要用到
模膛, 每个毛坯要单独挤压, 因此挤压
是一种分批的或半连续的成形工艺 。
? 挤压概述：
挤 压 过 程 示 意 图
? 挤压主要的影响因素：
在挤压的主要影响因素中，挤压模的 角度 α 和坯
料挤出前后的横截面积之比 A0/Af（称为 挤压比 ）属于
几何变量；此外，坯料的 温度,挤出的 速度 以及 润滑
剂的种类 对挤压工艺来说也相当重要。
? 挤压成形的特点：
1、挤压时金属坯料在三向受压状态变形，因此可提高
金属坯料的塑性；
2、可挤各种形状复杂、深孔、薄壁、异性断面的零件；
3、零件精度高、表面粗糙度低；
4、挤压件内部的纤维组织提高了力学性能；
5、节约原材料，生产率较高。
? 挤压的主要工艺类型：
根据金属的流动方向和凸模运动方向，挤压分为 正挤,
反挤, 复合挤压 和 径向挤压 。另外，还有 静液挤压 等。
? 正挤压,
金属流动方
向与凸模运动
方向相同的挤
压方式。
? 反挤压,
金属流动方向与凸模运动方向相反的挤压方式。
? 复合挤压, 一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，
另一部分金属流向相反的挤压方式。
复 合 挤 压 径 向 挤 压
? 径向挤压,
金属流动方向与凸模运动方向成 90° 角度的挤压方式。
? 静液挤压,
静液挤压主要利用液
体对坯料施加压力，使金
属坯料通过凹模成形。
一般，静液挤压时的
挤压力较其他挤压方法小
10～ 50％，这是因为静液
挤压不存在摩擦力。
静液挤压适于低塑性材料成形、常规材料的大变形
量成形和复杂零件的成形。
第五节 拉 拔
拉拔是在公元 1000～ 1500年之间发展起来的一种成形
工艺, 在此工艺中, 实心棒材, 线材和管材通过模具而横
截面被减小或变形 。
常用拉拔零件的横截面
拉拔是指将金属坯
料拉拔通过具有一定形
状的模孔而使其横截面
积减小, 长度增加的加
工方法 。
? 线材拉拔：
???
?
???
?
?
f
o
fa v g ln A
AAYF
其中,Yavg为工件受拉拔时的平均真应力
（ 方程描述了无摩擦情况下拉拔力的函数变化情况。）
Process Variables in wire drawing
? 管材拉拔类型：
管材拉拔工艺上大
致可分为 无芯棒拉拔,
固定芯棒拉拔 和 移动芯
棒拉拔 三大类 。
? 拉拔
模具：
为提高拉拔件的表
面光洁度和模具寿命,
通常用硬质合金或工具
钢制成, 模孔小于
0.2mm的用金刚石 。
? 加工硬化与中间退火
旋锻钼条 2500型 1000型
退 火 大六模
退 火退 火
中六模
17mm 0.65mm 0.28mm
0.18mm
退 火小六模钼 丝
0.22mm0.10mm
0.10mm 钼丝试验生产线工艺流程图
? 拉拔工艺实例
杭州舒博特新材料科技有限公司
系列产品
钢绞线、钢丝绳生产工艺流程
杭州舒博特新材料科技有限公司
提 供
杭州舒博特新材料科技有限公司
提 供
第二节 锻 造
第三节 板材冲压
第四节 挤 压
第五节 拉 拔
第三章 金属压力加工
通过铸造方法得到的 金属坯件 大多不能直接使用，还
需要进一步的加工成形,如轧制、挤压、拉拔等。
压力加工 是指在不破坏金属自身完整性的条件下，利
用外力作用使金属产生塑性变形，从而获得具有一定形状、
尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法，也称位 塑性成
形 或 塑性加工 。
第一节 轧 制
轧制最早在 16世纪后期发展起来, 目前约有 90％ 的金
属材料涉及轧制工艺 。
轧制的基本操作是平板轧制，即简单轧制，轧出来的
是平板和薄板。
平 板
轧 制
薄 板
平 板
大锅炉支撑
反 应 容 器
坦 克 装 甲
波音 747蒙皮
饮 料 罐
香 烟 铝 箔
300 mm
150 mm
100～ 125 mm
1.8 mm
0.1 mm
0.008 mm
< 6 mm
?6 mm
? 轧制概述：
? 极限轧制量,
R?? 2f0 hh ?＝
极限轧制量：
其中,μ为轧辊与工件之间的摩擦系数
? 轧制力,
a v gYwLF ??＝
轧制力函数：
其中,Yavg为工件受轧时的平均真应力
讨论, （ 方程描述了无摩擦情况下轧制力的函数变化情况。）
为减小轧制力，可采取的措施有：
1、减小摩擦力；
2、用半径小的轧辊；
3、减小轧制时的压下量；
4、提高轧制温度。
? 轧件的组织变化,
? 轧机的轧辊数,
轧机有不同的轧辊配置，如：二辊式、三辊式、四
辊式、多辊式和串连式等，可以对材料施加前张紧力或
后张紧力，以提高工艺可行性或减小轧制力。
? 热轧和冷轧 （ 按轧制温度分类）
热轧 是将材料加热到 再结晶温度以上 进行轧制，热
轧变形抗力小，塑性较差或变形量大，生产效率高，适
合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。
冷轧 是在室温下对材料进行轧制。与热轧相比，冷
轧产品尺寸精度高，表面光洁，机械强度高。冷轧变形
抗力大，适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。
现代化的连续轧制生产线
根据轧辊轴线与坯料轴线方向的不同，轧制可分为纵
轧、横轧、斜
轧和楔横轧。
? 轧制的主要工艺类型
轧 辊 轴
线与坯料轴
线方向垂直 。
工
字
钢
的
轧
制
过
程
? 纵轧,
固定芯杆 移动芯杆
无芯杆 芯杆＋凹轧辊
几种常见的管材轧制工艺
? 纵轧, 轧辊轴线与坯料轴线方向平行 。
横轧与轧件的典型横截面示意图
? 斜轧, 轧辊轴线与坯料轴线方向互成一定的角度 。
在轧制过程中，金属棒料在轧辊间螺旋型槽里受到轧
制，并被分离成单个的小球，轧辊每旋转一周即可轧制出
一个钢球。
轧制时坯料径向尺寸减小，长度增加
金属变形过程
楔横轧主要
用于加工阶梯轴、锥形轴等各种对称的零件或毛坯。
? 楔横轧, 利用两个外表镶有凸块并作同向旋转的平行
轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的方法 。
连铸连轧技术已经实用化。
? 连铸连轧,
第二节 锻 造
锻造是一种通过模具和工具利用压力使工件成型的工
艺方法, 它是最古老的金属加工方法之一, 可以追溯到公
元前 4000年 —— 甚至 8000年 。
锻造最初是通过石制
工具锤打的方法来制造珠
宝, 钱币和各种器具, 再
发展成铁匠这一古老的职
业 。
铸造生产的 C5A运输机着陆齿轮构件
? 锻造概述：
? 基本步骤,
右图表示的是锻
造锥齿轮轴的步骤。
（美国锻造工业协会
提供）
? 流线组织,
Casting Machining Forging
锻件相对铸件和机加工零件，有更高的强度和韧性。
? 锻造缺陷,
冲锻时，锻件可能留下
贯穿组织的流线，这些晶界
直接暴露在外，容易被环境腐蚀，产生粗糙表面，应力集中。
445MN（ 50000t）水压机
? 自由锻造：
? 定义, 是指借助锻压设备上下砧块的压力使坯料成
形的压力加工方法，在锻造过程中，金属沿垂直于作用
力的方向上自由变形。
? 基本工艺过程,
? 主要工序,
1,实心圆截面光轴
及阶梯轴
拔长（镦粗及拔长） 锻 台 阶切 割
2,实心圆截面光杆及阶梯杆
拔长（镦粗及拔长） 锻台阶切 割 冲 孔
3,单拐及多拐曲轴
拔长（镦粗
及拔长） 锻台阶错 移 切 割 扭 转
4,空心光环及阶梯环
拔长（镦粗及拔长） 扩 孔冲 孔
5,空心筒
拔长（镦粗及拔长） 拔 长
6,弯曲件
拔 长 弯 曲
? 特点和应用,
1、锻件的质量范围宽，操作工具简单；
2、生产效率低，劳动强度大，金属损耗大；
3、锻件尺寸精度低，形状不太复杂；
4、适于单件小批量生产和锻造大型零件毛坯。
? 模型锻造：
? 定义, 把金属坯料放在锻模的模膛内，在模锻锤或
压力机上利用冲击力或压力使坯料在模膛内产生变形，
从而获得形状与模膛内轮廓相一致的锻件的加工方法。
? 基本工艺过程,
1,普通模锻
2,模锻＋切边
3,一模多锻
? 基本工序,
1,盘状锻件
镦 粗 终 锻（预 锻）
2,直轴类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
（预 锻）
3,弯轴类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
（预 锻）
弯 曲
4,叉类锻件
拔 长
终 锻
滚 压
预 锻
5,枝芽类锻件
拔 长 终 锻滚 压 （预 锻）成 形
? 特点和应用,
1、生产效率高；
2、锻件尺寸精确，表面光洁、加工余量小，节约材料；
3、成形依靠模膛控制，可锻造复杂形状的零件；
4、适于中小型复杂锻件的大批量生产。
? 胎模锻造：
? 定义, 在自由锻设备上利用自由锻的方法进行坯料
变形，最后在未固定的锤头或砧座上的简单模具（胎模）
内成形的压力加工方法。
? 基本工艺过程,
常见的胎模有 扣模, 套筒模 及 合模 三大类。
? 特点和应用,
1、生产效率较自由锻高，但比模锻低；
2、锻件尺寸精确较自由锻高，但比模锻低；
3、与模锻相比，设备简单，锻模易加工；
4、适于批量锻造中小型零件。
? 精密模锻：
? 定义, 在模锻设备上锻造出形状复杂、锻件精度高
的模锻工艺方法。
? 基本工艺过程,
? 特点和应用,
1、模膛表面精度要求高，并开排气小孔；
2、精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下料；
3、精细清洁坯料表面和模膛内表面；
4、在锻造过程中，应避免因加热引起的锻件表面氧化；
5、模锻时要润滑和冷却锻模；
6、模锻设备应具有刚度大、精度高等特点；
7、适于锻造超高精度的中小型零件。
? 超塑性模锻：
? 定义, 是指在较低的成形速率下，在可调速的水压
机或液压机上使超塑性金属模锻变形，模锻时变形速率
逐渐减小的工艺方法。
? 基本工艺过程,
? 特点和应用,
1、显著提高材料的工艺塑性；
2、极大降低金属的变形抗力；
3、金属充填性能良好，尺寸精度高，切削余量小；
4、可获得均匀细小晶粒，综合机械性能好；
5、适于一次锻造出形状复杂、薄壁和高筋的锻件。
第三节 板材冲压
板材冲压时利用冲模使薄板产生分离或变形的加工方
法 。 通常用于加工表面积与厚度之比很大的工件, 与体积
成形工艺 （ 如锻造 ） 不同, 板料成形时材料的厚度通常不
会减少, 目的是避免缩颈和撕裂 。
与铸造, 锻造出来的零件相比, 薄板冲压的零件有
着重量轻, 形状多变的优点 。 由于低碳钢价格低, 具有
足够的强度及良好的成形性能, 所以它是最常用的金属
薄板料 。 而航空宇航业则常选用铝和钛薄板料 。
? 冲压概述：
? 冲压的主
要参数,
? 冲压的变形区域,
当 间隙 C增加时，材料倾向于被拉
进定模内，而不是被剪切。在实际生
产中，间隙 C控制在板厚的 2～ 10％。
C表示冲头与定模之间的间隙
冲剪变形区域的显微硬度分布
当应力到达上屈服点时，在试样应力集中处首先开
始塑性变形，能在试样表面观察到与纵轴呈约 45° 的应
变痕迹，称为 吕德斯带 。与此同时，应力降到下屈服点，
吕德斯带就沿试样长度方向扩展，此即 屈服延伸阶段 。
低碳钢的屈服现象 低碳钢薄板表面的吕德斯带
? 吕德斯带,
1,吕德斯带对冲压制品的危害
制品表面粗糙，增加机加工工序，浪费原材料。
2,应变时效理论 （ Cotrell气团解释）
应变时效,将经过少量变形的试样放置一段时间，或经
过 200 ℃ 左右短时加热后再进行拉伸，则屈服点又出现，
且屈服应力提高的现象。
左图：低碳钢的应变时效
a：预塑性变形
b：去载后立即加载
c：去载后放置一段时间或在 200 ℃
左右短时加热后再加载
3,吕德斯带现象的消除
利用应变时效理论解决这一问题。将薄板在冲压之
前进行一道微量冷轧工序（ 1～ 2％的压下量），或向钢
中加入少量的 Ti或 Al,C,N等间隙原子形成化合物，
以消除屈服点，随后再进行冷压成形，便可保证工件表
面平滑光洁。
? 制 耳,
当用有织构的轧制板材来拉深成型零件时，将会因
织构的各向异性造成板材各方向变形量不同，使拉深出
来的工件边缘不齐，壁厚不均，这种现象称为“制耳”。
制耳现象的处理：
1）严格控制轧制板材的压下量。
2）拉深前对轧制板材适当退火。
3）对有制耳的产品进行机加工。
根据板料在加工过程中其 整体性是否破坏,板料冲压
可以分为 分离工序 和 变形工序 两大类。
? 冲压的主要工艺类型
? 分离工序,
1,剪 切
剪切
剪刀 冲 模
2,落 料
落 料
3,冲 孔
冲 孔
4,切 口
5,切 边
在坯料上沿不封闭轮廓冲出缺口，切口部分发生弯
曲，如通风板。
4,剖 切
把半成品切成两个
或多个制件，常用于成
双冲压。
? 变形工序,
1,弯 曲
1）定 义,使用模具或其它工具，将坯料的一部分
相对于另一部分弯曲成一定的角度或弧度的冲压过程。
2）最小弯曲半径：
薄板发生弯曲时，弯曲应变 ε 可以用以下函数关系表示。
1)/r(
1
＋δ＝?
当 r/δ 减小，即弯曲半径 r与板厚 δ 的比值变小，薄
板外侧金属的应变将增加，直至材料最终出现裂纹。
裂纹出现时所对应的临界弯曲半径称为 薄板的最小
弯曲半径 。
讨 论
1、对相同厚度的薄板，塑性越好，则弯曲半径越小；
2、对相同塑性的薄板，板料越厚，则弯曲半径越小。
3）弹性后效（回弹现象）：
弹性后效 是指弯曲后的零件在去除外力后，其弯
曲角度出现增大或减小的现象。
裂纹出现时所对应的临界弯曲半径称为 薄板的最小
弯曲半径 。
减小弹性后
效的措施：
1、工艺设计时，使零件弯曲角度相差一个回弹角度；
2、弯曲后进行必要的校正（如模具校正和热校正等）。
4）弯曲的主要工艺类型：
自由弯曲 模 弯
双模卷绕 单模卷绕
四模弯曲
2,拉 深 （制耳）
拉深 是在压力机上，利用
模具使金属板料产生塑性变形，
使之成为开口空心零件的一种
冲压工艺，也称 拉延 。
2,成 形
1）定义,成形 是利用局部变形使坯料或半成品改变形
状的工序。该工序常用于形成刚性筋条，或增大半成品
内径（胀形）。
模 压 成 形
橡 胶 胀 形
液 体 胀 形
2,翻 边
3,旋压成形 1
543
2
4,爆炸成形
爆炸成形 是利用化学能
在 10-12～ 10-7s的时间内转换
为冲击波能量，并以脉冲波
的形式作用在坯料上，使其
产生塑性变形的加工方法。
5,电磁成形
首先，绕在坯料上的
线圈由于脉冲电流作用，
将产生一个交变磁场；相
应地，坯料内产生感应电流，感应电流产生的磁场与线圈
磁场相互作用，线圈和坯料之间就出现斥力，最终导致坯
料以较大的运动速率和模具贴合而成形。
第四节 挤 压
挤压是将金属坯料放入挤压模具中, 在压力作用下使
坯料从模孔中挤出而变形的加工工艺 。
多数实心或空心截面都可以通过挤压成形获得 。 由于
挤出过程中, 模具的几何形状不变, 因此挤出件具有恒定
的截面 。
挤出成形可在室温或高温下成形,
这主要取决于材料的塑性 。 由于要用到
模膛, 每个毛坯要单独挤压, 因此挤压
是一种分批的或半连续的成形工艺 。
? 挤压概述：
挤 压 过 程 示 意 图
? 挤压主要的影响因素：
在挤压的主要影响因素中，挤压模的 角度 α 和坯
料挤出前后的横截面积之比 A0/Af（称为 挤压比 ）属于
几何变量；此外，坯料的 温度,挤出的 速度 以及 润滑
剂的种类 对挤压工艺来说也相当重要。
? 挤压成形的特点：
1、挤压时金属坯料在三向受压状态变形，因此可提高
金属坯料的塑性；
2、可挤各种形状复杂、深孔、薄壁、异性断面的零件；
3、零件精度高、表面粗糙度低；
4、挤压件内部的纤维组织提高了力学性能；
5、节约原材料，生产率较高。
? 挤压的主要工艺类型：
根据金属的流动方向和凸模运动方向，挤压分为 正挤,
反挤, 复合挤压 和 径向挤压 。另外，还有 静液挤压 等。
? 正挤压,
金属流动方
向与凸模运动
方向相同的挤
压方式。
? 反挤压,
金属流动方向与凸模运动方向相反的挤压方式。
? 复合挤压, 一部分金属流动方向与凸模运动方向相同，
另一部分金属流向相反的挤压方式。
复 合 挤 压 径 向 挤 压
? 径向挤压,
金属流动方向与凸模运动方向成 90° 角度的挤压方式。
? 静液挤压,
静液挤压主要利用液
体对坯料施加压力，使金
属坯料通过凹模成形。
一般，静液挤压时的
挤压力较其他挤压方法小
10～ 50％，这是因为静液
挤压不存在摩擦力。
静液挤压适于低塑性材料成形、常规材料的大变形
量成形和复杂零件的成形。
第五节 拉 拔
拉拔是在公元 1000～ 1500年之间发展起来的一种成形
工艺, 在此工艺中, 实心棒材, 线材和管材通过模具而横
截面被减小或变形 。
常用拉拔零件的横截面
拉拔是指将金属坯
料拉拔通过具有一定形
状的模孔而使其横截面
积减小, 长度增加的加
工方法 。
? 线材拉拔：
???
?
???
?
?
f
o
fa v g ln A
AAYF
其中,Yavg为工件受拉拔时的平均真应力
（ 方程描述了无摩擦情况下拉拔力的函数变化情况。）
Process Variables in wire drawing
? 管材拉拔类型：
管材拉拔工艺上大
致可分为 无芯棒拉拔,
固定芯棒拉拔 和 移动芯
棒拉拔 三大类 。
? 拉拔
模具：
为提高拉拔件的表
面光洁度和模具寿命,
通常用硬质合金或工具
钢制成, 模孔小于
0.2mm的用金刚石 。
? 加工硬化与中间退火
旋锻钼条 2500型 1000型
退 火 大六模
退 火退 火
中六模
17mm 0.65mm 0.28mm
0.18mm
退 火小六模钼 丝
0.22mm0.10mm
0.10mm 钼丝试验生产线工艺流程图
? 拉拔工艺实例
杭州舒博特新材料科技有限公司
系列产品
钢绞线、钢丝绳生产工艺流程
杭州舒博特新材料科技有限公司
提 供
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