楔横轧是一种轴类零件成形新工艺、新技术，它是冶金轧制与机械锻压技术的交叉与发展。
作者从事楔横轧技术的研究、开发与推广工作30多年，近几年在国家自然科学基金资助下，对楔轧技术中一些基础理论问题进行了比较系统的研究，本书是在上述工作基础上完成的。
本书是一本全面阐述楔横轧技术的专著，主要内容包括：轧制原理、变形机理、轧制理论、轧制力能参数、模具设计、模具设计、模具CAD/CAM、机械设备等。
本书主要供从事楔横轧研究与生产应用人员使用，也可供从事冶金轧制、机械锻造的技术人员、大专院校师生使用与参考。
《金属塑性成形：理论、工艺与先进制造》 内容概述 本书深入探讨了金属塑性成形这一重要的现代制造技术，系统阐述了其基本理论、关键工艺、先进技术及其在工程实践中的广泛应用。全书结构清晰，逻辑严谨，旨在为读者提供一个全面、深入的学习和参考平台。 第一篇 金属塑性成形基础理论 本篇从材料科学和力学的角度出发，为理解金属塑性成形过程奠定了坚实的基础。 第一章 金属材料的力学行为与塑性变形机理 1.1 金属材料的基本力学性能： 详细介绍了金属材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、疲劳强度、冲击韧性等关键力学参数，并阐述了这些参数的测试方法和工程意义。 1.2 塑性变形的基本概念： 深入解析了原子尺度上的位错滑移和孪生等塑性变形微观机制，解释了材料在外力作用下发生永久变形的根本原因。 1.3 变形抗力与加工硬化： 阐述了材料在塑性变形过程中抵抗变形的能力，即变形抗力，并详细讨论了加工硬化现象，包括加工硬化曲线的形成、影响因素（如变形程度、温度、应变速率）及其对后续变形的影响。 1.4 塑性变形的应力分析： 引入了流变应力、应力状态、应力集中等概念，运用三维应力分析方法，阐释了在复杂应力状态下金属材料的变形行为。 1.5 能量守恒与变形功： 从能量的角度出发，分析了塑性变形过程中功的转化，包括外力做功、材料内部摩擦做功以及能量耗散等，为变形功的计算和工艺优化提供理论依据。 第二章 金属塑性变形的微观与宏观机制 2.1 位错理论及其在塑性变形中的作用： 详细介绍刃位错、螺位错的结构、运动方式（如爬行、交滑移），以及位错的产生、增殖、湮灭等过程，重点阐述了位错运动如何导致宏观塑性变形。 2.2 晶界滑移与动态回复/再结晶： 探讨了晶界在高温塑性变形中的作用，特别是晶界滑移机制。同时，深入分析了动态回复和动态再结晶过程，解释了它们如何影响材料的力学性能和变形能力。 2.3 塑性变形的本构关系： 建立了描述金属材料在塑性变形过程中应力与应变之间关系的本构方程，包括理想塑性模型、弹塑性本构模型、以及考虑加工硬化和应变速率效应的本构模型。 2.4 变形程度与应变累积： 定义了真应变、工程应变等概念，并讨论了在复杂变形过程中应变的累积和分布规律，这对于精确预测零件变形和控制尺寸精度至关重要。 2.5 塑性变形过程中的温升与热效应： 分析了塑性变形过程中由能量耗散产生的热量，讨论了温升对材料性能和变形行为的影响，以及如何通过工艺参数控制温升。 第二篇 金属塑性成形关键工艺 本篇聚焦于几种最主要的金属塑性成形工艺，详细介绍其原理、设备、工艺流程、优缺点及应用领域。 第三章 锻造工艺 3.1 自由锻造： 详细介绍了镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转等基本自由锻造工序的操作要领、适用范围及设备（如手动锤、机械锤、液压机）。 3.2 模锻： 阐述了闭式模锻和半闭式模锻的工艺特点，包括模具设计原则、闭塞缝隙的控制、分模线的设计、模具材料的选择以及锻件的精度和表面质量。 3.3 滚压成形： 重点介绍了径向滚压、轴向滚压等滚压成形技术，分析其对提高零件精度、改善表面质量和消除组织缺陷的作用。 3.4 锻造设备与模具： 详细介绍了各种类型锻造设备（机械压力机、曲柄压力机、楔式锻压机、液压机、连杆式压力机）的性能特点和选择依据，并深入探讨了锻模的设计、制造、维护及使用寿命。 3.5 锻造工艺参数与质量控制： 讨论了原材料选择、加热温度、变形量、变形速率、冷却方式等关键工艺参数对锻件质量的影响，以及锻件内部缺陷（如缩孔、裂纹、折叠）的产生原因和预防措施。 第四章 轧制工艺 4.1 平面轧制： 详细介绍了板材、型材的平面轧制原理，包括轧辊的结构、軋制过程中的力学分析、轧制参数（如轧辊直径、轧辊线速度、轧制力、轧制矩）的确定。 4.2 轧机类型与配置： 介绍了可逆式轧机、不可逆式轧机、串列式轧机、多辊式轧机等不同类型轧机的结构特点和适用范围，以及轧制线的组成和布置。 4.3 型材轧制： 重点阐述了各种复杂型材（如工字钢、槽钢、角钢、轨道钢）的轧制工艺，包括开口轧制、闭式轧制、轧件孔型设计原则等。 4.4 轧制过程中的变形与金属流动： 分析了轧制过程中金属的横向扩展、纵向延伸以及金属在轧辊间隙中的流动行为，解释了轧件截面形状变化的原因。 4.5 轧制质量控制： 讨论了板材的平整度、厚度偏差、表面质量，以及型材的尺寸精度、直线度等质量指标的控制方法，并介绍了在线检测技术。 第五章 挤压工艺 5.1 正向挤压与反向挤压： 详细阐述了正向挤压和反向挤压的基本原理，分析了两者的工艺特点、适用范围、优缺点。 5.2 挤压设备与模具： 介绍了挤压机的类型（如卧式挤压机、立式挤压机）及其工作原理，并重点讲解了挤压模的设计要点，包括模具材料、模孔形状、模具锥角、模具寿命等。 5.3 挤压过程的力学分析： 对挤压过程中的应力状态、变形功、挤压力和变形抗力进行深入分析，提出了计算挤压力和优化挤压工艺的理论方法。 5.4 挤压产品的质量与应用： 讨论了挤压产品（如管材、棒材、型材）的组织性能、表面质量、尺寸精度以及在航空航天、汽车、建筑等领域的广泛应用。 5.5 挤压工艺的优化： 介绍了如何通过选择合适的挤压比、挤压速度、润滑剂、挤压温度等参数来提高挤压效率、改善产品质量。 第六章 拉深与弯曲成形 6.1 拉深工艺原理： 详细介绍了筒形件、空心件拉深的工艺过程，包括模具结构（拉深模、拉深杆）、润滑要求、变形区域的应力状态。 6.2 拉深工艺参数与质量控制： 讨论了压料筋、拉深系数、模具间隙、润滑剂选择等关键参数对拉深成功率和产品质量的影响，以及如何避免起皱、拉裂等缺陷。 6.3 弯曲工艺与模具： 介绍了直边弯曲、圆角弯曲、连续弯曲等基本弯曲成形方法，重点分析了弯曲时的回弹现象及其补偿措施。 6.4 弯曲件的精度与强度： 讨论了弯曲件的尺寸精度、形状精度以及弯曲对材料性能的影响，包括弯曲区域的应力集中和加工硬化。 6.5 冲压与特种弯曲： 简述了落料、冲孔、切边等冲压工艺，并介绍了折边、滚压成形等特种弯曲技术。 第三篇 金属塑性成形先进技术与仿真 本篇将目光投向了现代金属塑性成形领域的前沿技术，并重点介绍了数值模拟在优化成形工艺中的重要作用。 第七章 先进金属塑性成形技术 7.1 流体静压成形： 详细介绍了流体静压成形（如水压成形、油压成形）的工作原理、工艺特点、适用材料和产品，以及其在制造复杂结构件方面的优势。 7.2 旋压成形： 阐述了旋压成形（单轮旋压、多轮旋压、滚压成形）的原理、设备、模具设计、工艺参数选择，以及其在制造空心回转体零件中的应用。 7.3 爆炸成形： 介绍了爆炸成形的基本原理、工艺流程、模具设计、安全防护措施，以及其在制造大型、复杂形状零件方面的独特性。 7.4 电磁成形： 阐述了电磁力驱动的成形机理，包括驱动力产生、金属变形过程，以及其在高速、高精度成形中的应用。 7.5 增材制造与塑性成形结合： 探讨了3D打印技术与传统塑性成形技术的结合，例如使用3D打印的模具进行小批量生产，或者通过增材制造修复/增强塑性成形零件。 第八章 金属塑性成形过程的数值模拟 8.1 有限元方法（FEM）在塑性成形中的应用： 详细介绍了有限元方法的基本原理，包括网格划分、单元选择、本构模型、边界条件设置，以及如何用于分析金属塑性成形过程。 8.2 常用塑性成形仿真软件介绍： 重点介绍了几款主流的金属塑性成形仿真软件（如DEFORM, QForm, Simufact Forming, ABAQUS等），阐述了它们的功能、特点和应用范围。 8.3 仿真流程与参数设置： 详细讲解了从前处理（模型导入、网格生成）、求解器设置（本构模型、边界条件、求解策略）到后处理（结果分析、图表输出）的完整仿真流程。 8.4 仿真结果的分析与解释： 指导读者如何准确地分析仿真结果，包括应力分布、应变分布、温度场、变形量、模具受力、材料流动等，并与实验结果进行对比验证。 8.5 基于仿真的工艺优化： 阐述了如何利用仿真结果指导实际工艺参数的调整，例如优化模具设计、调整加热温度、改变变形速率、选择合适的润滑剂等，以达到提高产品质量、降低成本、缩短开发周期的目的。 8.6 复杂成形过程的仿真挑战： 讨论了在仿真中可能遇到的挑战，如材料模型的选择、网格质量、计算精度、大规模并行计算等，以及相应的解决方案。 第四篇 行业应用与发展趋势 本篇将前面所学的理论知识与实际工程应用相结合，并展望金属塑性成形行业的未来发展方向。 第九章 金属塑性成形在典型行业的应用 9.1 汽车工业： 详细阐述了冲压件（车身覆盖件、底盘件）、锻件（发动机连杆、曲轴）、管材（排气系统）等在汽车制造中的应用，以及塑性成形技术如何助力汽车轻量化和性能提升。 9.2 航空航天工业： 重点介绍航空发动机叶片、结构件、起落架零件等高精度、高性能锻件和型材的成形技术，以及对材料性能的特殊要求。 9.3 能源工业（石油、天然气、核能）： 讨论了管道、阀门、压力容器等关键部件的塑性成形技术，以及对材料耐腐蚀性、耐高温高压性能的要求。 9.4 机械制造与通用设备： 阐述了轴承、齿轮、连接件、弹簧等各类通用机械零件的塑性成形工艺，以及对产品精度、强度和成本的综合考量。 9.5 医疗器械与精密仪器： 介绍了医用植入物、手术器械、精密管材等高精度、生物相容性材料的塑性成形技术。 第十章 金属塑性成形技术的发展趋势 10.1 智能化与自动化： 探讨了机器人、传感器、人工智能等技术在塑性成形设备和生产线上的应用，实现生产过程的智能化控制和自主优化。 10.2 新材料的塑性成形： 关注高性能合金（如高温合金、钛合金、形状记忆合金）、复合材料等新型材料在塑性成形领域的挑战与机遇。 10.3 绿色制造与节能减排： 讨论了如何通过优化工艺、改进设备、推广高效润滑技术等方式，降低能源消耗和污染物排放，实现可持续发展。 10.4 高精度、超精密成形技术： 展望了未来对零件尺寸精度、表面粗糙度、形状精度提出更高要求的成形技术，如精密锻造、微成形等。 10.5 数字化转型与工业互联网： 探讨了如何将生产过程数据化、网络化，构建数字化车间和智能工厂，实现全生命周期的管理和优化。 本书结构合理，内容翔实，理论与实践相结合，图文并茂。无论是从事金属塑性成形研究的科研人员，还是生产一线的工程师、技术人员，亦或是相关专业的学生，都能从中获得宝贵的知识和启示。通过本书的学习，读者将能更深刻地理解金属塑性成形技术的精髓，掌握先进的工艺方法，并能有效地利用数值模拟工具解决实际工程问题，从而推动金属塑性成形技术在各个领域的进步与发展。
