具体描述
本手册共分十六章，主要介绍冷冲压基本
知识、常用数学计算、公差与配合、冷压材料
规格及性能、冷压用的设备、排样的选择等，
并着重介绍冲裁、弯曲、引伸、冷挤、成形等
冷压工艺。本手册所列数据资料，大多取自最新
国家标准、部颁标准，并对新旧标准作了对照。
本手册内容丰富、取材先进，具有简明、
实用的特点。适合机械、电器、仪表、电子、轻
工等行业从事冷冲压生产的工人使用，也可供
从事冷冲压和冲模制造的工程技术人员参考。
铸就精工：现代机械制造中的先进材料与成形技术 本书聚焦于二十一世纪以来，机械制造领域中，尤其是在高端装备、精密仪器以及新能源产业所需零部件加工方面所展现出的前沿材料科学与革命性的成形工艺。 本书旨在为工业设计师、工艺工程师、材料科学家以及致力于提升产品性能与制造效率的专业人士，提供一套深度结合理论基础与工程实践的参考指南。 第一部分：特种功能材料的深度剖析与应用 本部分将细致考察那些在极端工作环境下表现卓越，或具备特定物理/化学功能的先进材料。我们摒弃传统通用材料的叙述范式，转而深入探讨材料微观结构如何决定宏观性能，以及如何通过材料设计实现功能集成。 第一章：高性能金属基复合材料（MMCs）的结构控制 本章重点解析碳化硅（SiC）、氧化铝（Al₂O₃）等陶瓷颗粒或纤维增强的铝、镁、钛合金基体复合材料。我们将详细讨论以下几个关键技术点： 1. 界面反应的控制与优化： 探讨在固态扩散连接、粉末冶金或原位反应法制备过程中，基体与增强相之间形成的脆性化合物层（如Al₃(Ni,Ti)）对材料韧性的影响。提供通过添加适量稀土元素（如Y、Sc）或改变烧结气氛来抑制有害界面生成的具体工艺参数。 2. 织构化与各向异性力学行为： 分析通过定向凝固或热塑性变形诱导的晶粒织构，如何使复合材料在特定方向上展现出远超各向同性材料的强度和疲劳寿命。提供利用X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）分析织构强度的实例。 3. 增材制造（AM）中的MMCs挑战： 讨论激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）技术在处理高熔点增强相时面临的团聚、沉降和孔隙率问题。引入电磁搅拌、振动辅助送粉等策略来提高金属基复合材料在快速成形过程中的均匀性。 第二章：耐高温与抗蠕变镍基单晶合金的冶金学 针对航空发动机涡轮叶片、燃气轮机部件等需要承受超过1100°C工作温度的应用，本章深入研究镍基单晶（SC）合金的微观结构演化。 1. γ/γ'相的相图设计与稳定化： 详细阐述如何通过精确调控Re、Ru、W等重元素在γ和γ'相中的分配系数，以达到优异的体积分数、相尺寸比（约0.7）以及最小化两相界面能，从而有效阻碍位错运动。 2. “雪花状”/“体心立方”微观结构的控制： 阐述定向凝固过程中冷却速率、提拉速度与温度梯度的精确耦合，是形成无晶界（即单晶）结构的关键。对比区域熔炼法与真空感应熔炼-定向凝固（VIM-DS）的工艺差异。 3. 高周疲劳（HCF）与热腐蚀： 分析在复杂应力-温度循环下，γ'相的粗化（Coarsening）和断裂，以及高温高湿环境对合金表面形成的硫化物和氧化物层的影响，并提出保护性涂层的选择原则。 第三章：形状记忆合金（SMAs）与压电陶瓷的本构关系 本章关注具有“智能”响应特性的材料，如镍钛（NiTi）合金和PZT（锆钛酸铅）陶瓷，及其在精密执行器中的应用。 1. 应力诱导马氏变换的力学模型： 建立基于Ginzburg-Landau理论的本构模型，描述温度和外部应力如何触发从奥氏体到马氏体相变的滞后性。重点讨论其超弹性（Superelasticity）和形状记忆效应的能量耗散机制。 2. 铁电畴调控与介电常数： 对于锆钛酸铅基压电陶瓷，分析其电场极化方向对介电常数、压电常数（$d_{33}$）的影响。讨论退火温度和烧结气氛对残留应力和畴结构稳定性的决定性作用。 3. 双向耦合分析： 介绍如何利用有限元方法（FEA）模拟SMA驱动器在温度变化和负载作用下的耦合响应，以优化其响应速度和行程精度。 --- 第二部分：非传统与精密化成形制造技术 本部分突破了传统模具加工的限制，侧重于那些能够实现复杂几何形状、微米级精度或材料微结构直接构建的先进成形技术。 第四章：高能束流的材料熔融与定向凝固 本章详述激光、电子束等高能密度热源在材料加工中的最新进展，特别是其在制造高应力部件中的优势。 1. 激光熔覆（LMD）的残余应力管理： 深入分析高热输入导致的快速加热与冷却速率（可达$10^6 K/s$），如何在大面积制造件中引入拉伸和压应力。介绍通过多光束阵列、路径优化和基板预热来动态控制热梯度场的具体方法。 2. 电子束增材制造（EBM）的致密度优化： 针对钛合金（如Ti6Al4V）的EBM过程，探讨预热温度对松散粉末床的致密化行为及最终部件内部气孔率的精确影响，特别是近熔池区域的晶粒粗化问题。 3. 定向能量沉积（DED）中的异种材料连接： 讨论如何利用同步添加不同材料粉末，实现梯度材料的无缝过渡，例如在钢制基体上梯度增加镍基合金涂层，以实现耐磨损与韧性的协同优化。 第五章：超塑性成形（SPF）与扩散连接（DB）的协同应用 本章专注于航空航天结构件（如飞机蒙皮、蜂窝芯材）的制造，强调材料的极端延展性与原子级别的连接技术。 1. 超塑性变形的临界条件： 阐述SPF成功的三个必要条件：细小且稳定的晶粒尺寸（通常小于10 $mu m$）、高温（通常高于材料绝对熔点0.5倍以上）以及极低的应变速率（$10^{-4}$至$10^{-3} s^{-1}$）。分析晶界滑动（Grain Boundary Sliding, GBS）机制在变形中的主导作用。 2. 扩散连接的界面冶金学： 探讨在真空、高真空或惰性气氛下，通过高压和时间驱动的原子扩散实现两块材料的永久连接。分析连接界面处是否存在“粘合线”（Bond Line）的形成，以及如何通过表面预处理（如离子束刻蚀）来消除界面氧化物，促进金属间键合。 3. SPF/DB 复合工艺链： 实例分析如何利用SPF成形复杂外形，再利用DB技术将不同几何形状的部件进行一体化连接，形成复杂内部结构（如蜂窝芯或内加强筋）。 第六章：精密塑性加工中的模具流变学与润滑设计 本章回归到塑性变形的本质，但侧重于纳米/微米尺度下金属材料的流变行为和接触力学。 1. 极端压力下的摩擦学： 针对深拉深、高精度锻造中的润滑剂选择，对比传统的皂化液、石墨分散体与新型的无机涂层（如MoS₂、h-BN）在超高接触压力下的剪切强度和热稳定性。 2. 有限元模拟中的塑性损伤本构： 介绍Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) 模型在预测材料塑性失效、孔隙成核与链接过程中的应用，帮助工程师提前预判裂纹萌生点，优化模具的受力分布。 3. 高精度挤压与旋压的动态过程控制： 讨论在室温或温态下进行精密挤压（如粉末挤压）或旋压时，材料流动前沿的温度梯度对最终尺寸精度和表面粗糙度的影响，并提供在线温度监测与反馈控制的策略。 本书的结构设计，旨在强调材料科学与成形工程的深度耦合，为读者提供一个从原子尺度到宏观结构件的完整制造技术视野。
作者简介
目录信息
目 录
前言
第一章 常用数据
一 常用数学符号
二 常用数学公式
1.代数中常用公式
2.三角函数及公式
三 各种几何图形的面积计算公式
四 各种几何体的表面积和体积计算
公式
五 弦、弧长计算
1.计算公式
2.换算表
六 正多边形的计算表
七 三角函数表
第二章 公差与配合
一 公差配合的基本概念与术语
1.基本概念
2. 基本术语的解释
二 公差制度表
1.基孔制和基轴制基本概念
2.基孔制和基轴制的定义
三 配合特性及应用
四 新旧国家标准对照表
1.基孔制配合的轴（尺寸1～
500mm）
2.基轴制配合的孔（尺寸1～
500mm）
五 公差数值表
1. 轴的极限偏差
2.孔的极限偏差
六 自由尺寸公差表
七 角度公差表
八 表面形状和位置公差
1.形位公差符号表
2.形位公差附加要求符号表
3. 形位公差代号标注示例
九 表面粗糙度
1.表面粗糙度的术语和定义
2.表面粗糙度的参数及其数值
3.新、旧标准对照
4.表面特征符号及其注法
十 冲压件公差标准化建议表
第三章 常用冷压材料规格及性能
一 钢材编号的表示方法
1.我国钢材编号表示法
2.国内外钢号对照举例
二 常用金属材料机械性能
1.名称解释
2.金属材料机械性能
3.各种硬度值和钢的极限强度的
换算表
三 冷压材料常用试验方法
1.试验种类
2.试验方法与内容
3.引伸用材料的埃里克森试验
4.金属材料冷压性能要求的比较
5.各种冷压工序适用的材料机械
性能范围
四 冲压常用材料的规格
第四章 冷压用的设备
一 冷压主要设备的分类
1.分类法
2.冷压设备的类别代号
3.机械压力机类别、组别、列别
的划分
二 冲床传动方式介绍
1.摩擦冲床
2.偏心冲床和曲轴冲床
三 冷压机床的使用范围
四 常用冷压机床的主要规格
五 冲床参数和模具尺寸间的关系
1.模具在冲床上的配合尺寸
2.冲床参数
六 常用冷压机床的精度要求
七 高速冲床介绍
第五章 冷冲压工作的类别
一 冷冲压工作的分类
二 各种冷冲压工作的性质
三 冷冲压模具常用结构
1.简单冲裁模
2.连续冲裁模
3.复合模
4.弯曲模
5.引伸模
6.翻边模
7.冷挤压模
第六章 排样的选择
一 材料利用率计算方法
二 圆形工件的排样法
三 圆形工件排样的材料利用率
四 常用的排样类型
五 零件的经济排样
六 横向和纵向排料法
七 排料搭边和侧搭边的数值
八 搭边值简易选取法
九 条料或卷料宽度的计算公式
十 剪料宽度公差
十一 模具导板和板料最大宽度间的
保证间隙
十二 条料宽度的计算实例
第七章 冲裁（剪切、落料、冲孔）
一 各种冲裁方法
二 冲裁模的间隙
1.冲裁件断面
2.冲裁模间隙的定义和作用
3.各种材料冲裁的光亮带的相对
宽度
4.冲裁模口变钝后的影响
5.冲裁件毛刺方向的确定
6.冲裁间隙的确定原则和方法
7.冲裁金属材料常用间隙表
8.美、苏用冲裁间隙值表（试验）
9.剪床用间隙数值
10.非金属材料的冲裁间隙
三 冲裁模凸模和凹模刃口尺寸计算
1.尺寸计算原则
2.凸模和凹模刃口尺寸计算
四 冲裁力的计算
1.平口剪床的冲裁力量计算
2.斜口剪床的冲裁力量计算
3.圆盘剪（滚剪）的冲裁力量计算
4.平刃冲模的冲裁力量计算
5.斜刃冲模的冲裁力量计算
6.两种不同材料重叠冲裁所需力
量的计算
7.由凹模内推出工件或废料的力
8.由凸模上卸料的力量
9.总冲压力计算和冲床选用
五 三种降低冲裁力量的方法
1.用斜刃口模具冲裁
2.用阶梯形布置的凸模
3.材料加热冲裁（红冲）
六 冲裁用凹模、凸模
1.凹模孔口型式及适用场合
2.凹模尺寸
3.凸凹模最小壁厚
4.凸模型式
5.凸模与固定板连接
七 连续冲裁模
1.两种形式
2.步距计算法
3.导头尺寸计算
4.多工位级进模
八 硬质合金模具
1.常用硬质合金性能及用途
2.硬质合金模具冲裁间隙
3.硬质合金模具的适用范围
4.钢结硬质合金的性能和加工
九 非金属材料的冲裁
1.冲裁特点
2.冲裁用模具
3.冲裁刃口尺寸计算
4.非金属材料冲裁时的涨缩
十 冲裁件的精度和公差
1.影响冲裁件精度的因素
2.冲裁金属工件内外形所能达到
的经济精度
3.模具制造精度和冲裁件精度对
照表
4.冲裁件外形与内孔尺寸公差
5.冲裁金属工件两孔中心距离公差
6.冲裁件的角度公差
7.用自由凸模冲孔的最小尺寸
8.金属工件冲裁时的允许毛刺高度
9.硅钢片冲裁件的允许毛刺高度
十一 冲裁模具的调试和冲裁件质量
分析
1.模具试冲前的检查
2.自动送料装置的分类表
3.一次送料装置
4.二次送料装置
5.安全装置
四 冷冲压模具的寿命
1.模具的正确使用、维护和保养
2.影响模具寿命的因素
3.模具刃磨量的参考数据
4.模具两次刃磨间的平均耐用度
5.不同类型模具的平均寿命
6.成形模具在完全磨损前的总寿
命
7.冷挤压模具在完全磨损前的总
寿命
附录
一 安全操作规程
二 本手册所用法定计量单位与非
法定计量单位的换算
· · · · · · (收起)
前言
第一章 常用数据
一 常用数学符号
二 常用数学公式
1.代数中常用公式
2.三角函数及公式
三 各种几何图形的面积计算公式
四 各种几何体的表面积和体积计算
公式
五 弦、弧长计算
1.计算公式
2.换算表
六 正多边形的计算表
七 三角函数表
第二章 公差与配合
一 公差配合的基本概念与术语
1.基本概念
2. 基本术语的解释
二 公差制度表
1.基孔制和基轴制基本概念
2.基孔制和基轴制的定义
三 配合特性及应用
四 新旧国家标准对照表
1.基孔制配合的轴（尺寸1～
500mm）
2.基轴制配合的孔（尺寸1～
500mm）
五 公差数值表
1. 轴的极限偏差
2.孔的极限偏差
六 自由尺寸公差表
七 角度公差表
八 表面形状和位置公差
1.形位公差符号表
2.形位公差附加要求符号表
3. 形位公差代号标注示例
九 表面粗糙度
1.表面粗糙度的术语和定义
2.表面粗糙度的参数及其数值
3.新、旧标准对照
4.表面特征符号及其注法
十 冲压件公差标准化建议表
第三章 常用冷压材料规格及性能
一 钢材编号的表示方法
1.我国钢材编号表示法
2.国内外钢号对照举例
二 常用金属材料机械性能
1.名称解释
2.金属材料机械性能
3.各种硬度值和钢的极限强度的
换算表
三 冷压材料常用试验方法
1.试验种类
2.试验方法与内容
3.引伸用材料的埃里克森试验
4.金属材料冷压性能要求的比较
5.各种冷压工序适用的材料机械
性能范围
四 冲压常用材料的规格
第四章 冷压用的设备
一 冷压主要设备的分类
1.分类法
2.冷压设备的类别代号
3.机械压力机类别、组别、列别
的划分
二 冲床传动方式介绍
1.摩擦冲床
2.偏心冲床和曲轴冲床
三 冷压机床的使用范围
四 常用冷压机床的主要规格
五 冲床参数和模具尺寸间的关系
1.模具在冲床上的配合尺寸
2.冲床参数
六 常用冷压机床的精度要求
七 高速冲床介绍
第五章 冷冲压工作的类别
一 冷冲压工作的分类
二 各种冷冲压工作的性质
三 冷冲压模具常用结构
1.简单冲裁模
2.连续冲裁模
3.复合模
4.弯曲模
5.引伸模
6.翻边模
7.冷挤压模
第六章 排样的选择
一 材料利用率计算方法
二 圆形工件的排样法
三 圆形工件排样的材料利用率
四 常用的排样类型
五 零件的经济排样
六 横向和纵向排料法
七 排料搭边和侧搭边的数值
八 搭边值简易选取法
九 条料或卷料宽度的计算公式
十 剪料宽度公差
十一 模具导板和板料最大宽度间的
保证间隙
十二 条料宽度的计算实例
第七章 冲裁（剪切、落料、冲孔）
一 各种冲裁方法
二 冲裁模的间隙
1.冲裁件断面
2.冲裁模间隙的定义和作用
3.各种材料冲裁的光亮带的相对
宽度
4.冲裁模口变钝后的影响
5.冲裁件毛刺方向的确定
6.冲裁间隙的确定原则和方法
7.冲裁金属材料常用间隙表
8.美、苏用冲裁间隙值表（试验）
9.剪床用间隙数值
10.非金属材料的冲裁间隙
三 冲裁模凸模和凹模刃口尺寸计算
1.尺寸计算原则
2.凸模和凹模刃口尺寸计算
四 冲裁力的计算
1.平口剪床的冲裁力量计算
2.斜口剪床的冲裁力量计算
3.圆盘剪（滚剪）的冲裁力量计算
4.平刃冲模的冲裁力量计算
5.斜刃冲模的冲裁力量计算
6.两种不同材料重叠冲裁所需力
量的计算
7.由凹模内推出工件或废料的力
8.由凸模上卸料的力量
9.总冲压力计算和冲床选用
五 三种降低冲裁力量的方法
1.用斜刃口模具冲裁
2.用阶梯形布置的凸模
3.材料加热冲裁（红冲）
六 冲裁用凹模、凸模
1.凹模孔口型式及适用场合
2.凹模尺寸
3.凸凹模最小壁厚
4.凸模型式
5.凸模与固定板连接
七 连续冲裁模
1.两种形式
2.步距计算法
3.导头尺寸计算
4.多工位级进模
八 硬质合金模具
1.常用硬质合金性能及用途
2.硬质合金模具冲裁间隙
3.硬质合金模具的适用范围
4.钢结硬质合金的性能和加工
九 非金属材料的冲裁
1.冲裁特点
2.冲裁用模具
3.冲裁刃口尺寸计算
4.非金属材料冲裁时的涨缩
十 冲裁件的精度和公差
1.影响冲裁件精度的因素
2.冲裁金属工件内外形所能达到
的经济精度
3.模具制造精度和冲裁件精度对
照表
4.冲裁件外形与内孔尺寸公差
5.冲裁金属工件两孔中心距离公差
6.冲裁件的角度公差
7.用自由凸模冲孔的最小尺寸
8.金属工件冲裁时的允许毛刺高度
9.硅钢片冲裁件的允许毛刺高度
十一 冲裁模具的调试和冲裁件质量
分析
1.模具试冲前的检查
2.自动送料装置的分类表
3.一次送料装置
4.二次送料装置
5.安全装置
四 冷冲压模具的寿命
1.模具的正确使用、维护和保养
2.影响模具寿命的因素
3.模具刃磨量的参考数据
4.模具两次刃磨间的平均耐用度
5.不同类型模具的平均寿命
6.成形模具在完全磨损前的总寿
命
7.冷挤压模具在完全磨损前的总
寿命
附录
一 安全操作规程
二 本手册所用法定计量单位与非
法定计量单位的换算
· · · · · · (收起)
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