本教材共6章，分为金属液态成形和金属塑性成形两大部分。其中金属液态成形部分包括第1～4章，主要介绍以砂型铸造为主的多种液态成形工艺方法；与砂型铸造相关的主要造型材料、工艺及其装备设计，以及计算机在液态成形领域的应用及实例。金属塑性成形部分包括第5章和第6章，主要介绍金属的锻造成形工艺和冲压成形工艺，相关的工艺设计方法、设计程序及模具设计，以及工艺设计实例。
本教材可作为高等工科院校材料成型及控制工程专业的教学用书，也可供从事材料加工的工程技术人员参考。

前言
第1章液态成形工艺方法1
1.1绪论1
1.2砂型铸造2
1.2.1手工造型和制芯2
1.2.2机器造型和制芯4
1.3特种铸造4
1.3.1熔模铸造4
1.3.2金属型铸造7
1.3.3压力铸造8
1.3.4离心铸造9
1.3.5其他铸造方法11
思考题15
第2章液态成形工艺基础16
2.1铸造用原砂16
2.1.1石英砂的组成、性能和分类16
2.1.2非石英质原砂17
2.1.3原砂的选用原则19
2.2铸造用黏土19
2.2.1黏土的种类19
2.2.2黏土的选用19
2.3黏土型（芯）砂20
2.3.1黏土型（芯）砂性能及其影响
因素20
2.3.2黏土型砂的应用21
2.4水玻璃砂及有机黏结剂砂22
2.4.1水玻璃砂的硬化机理及硬化
方法22
2.4.2CO2水玻璃砂的性能及影响
因素24
2.4.3有机黏结剂砂的性能及使用25
2.5铸型涂料29
2.5.1涂料的组成29
2.5.2涂料的性能30
2.5.3涂料的使用方法30
2.6液态金属与铸型的相互作用30
2.6.1液态金属与铸型的热作用31
2.6.2液态金属与铸型的机械作用33
2.6.3金属与铸型的物理化学作用33
思考题38
第3章液态成形工艺设计40
3.1液态成形工艺设计的依据、内容和
程序40
3.1.1液态成形工艺设计的依据40
3.1.2铸造工艺设计的内容和设计
程序41
3.2液态成形工艺方案的确定及铸造工艺参数设计43
3.2.1零件结构的铸造工艺性分析43
3.2.2浇注位置的确定50
3.2.3分型面的选择52
3.2.4砂芯的工艺设计55
3.2.5铸造工艺设计参数59
3.3液态成形浇注系统设计63
3.3.1概述63
3.3.2浇注系统基本组元的作用64
3.3.3浇注系统的基本类型73
3.3.4铸件浇注系统设计与计算76
3.3.5金属过滤技术82
3.4冒口及冷铁设计83
3.4.1冒口的设计83
3.4.2铸钢件冒口的设计与计算89
3.4.3球墨铸铁件的冒口设计94
3.4.4特种冒口96
3.4.5冷铁的作用及种类98
3.4.6铸筋101
3.5铸造工艺装备101
3.5.1模样及模板设计102
3.5.2砂箱设计106
3.5.3芯盒设计109
思考题110
第4章计算机模拟在铸造工艺中的应用112
4.1铸造数值模拟技术的发展历史112
4.2常用铸造数值模拟的物理模型、求解方法及模拟软件113
4.2.1物理模型113
4.2.2求解方法114
4.2.3模拟软件114
4.3数值模拟流程117
4.3.1铸件几何建模117
4.3.2铸件模型的网格划分117
4.3.3材料热物性参数计算117
4.4铸造过程数值模拟118
4.4.1铸造充型过程模拟118
4.4.2凝固温度场模拟118
4.4.3凝固组织模拟119
4.4.4凝固应力场模拟120
4.4.5定向凝固过程模拟121
4.5数值模拟的发展方向123
4.6铸造工艺CAD123
4.6.1铸造工艺CAD的主要内容123
4.6.2典型件铸造工艺设计实例124
思考题131
第5章金属的锻造成形132
5.1概述132
5.1.1锻造方法的分类及特点132
5.1.2锻造的发展趋势134
5.2锻造热规范135
5.2.1坯料加热135
5.2.2金属加热过程中的变化137
5.2.3加热规范及锻造温度范围选择142
5.2.4锻件的冷却145
5.2.5锻件热处理148
5.3自由锻造151
5.3.1自由锻分类及工序151
5.3.2自由锻基本工序151
5.3.3自由锻工艺过程的制订165
5.3.4自由锻工艺实例172
5.4模锻工艺175
5.4.1模锻工艺规程的制订及工艺
方案的选择176
5.4.2模锻锻件图设计179
5.4.3模锻设备吨位的确定188
5.4.4毛坯尺寸的确定191
5.4.5锻模结构设计192
5.4.6模锻后续工序194
5.4.7模锻应用实例199
5.5特种锻造及其新技术203
5.5.1精密模锻204
5.5.2液态模锻206
5.5.3等温锻造与超塑性锻造208
5.5.4粉末锻造211
5.6计算机数值模拟在锻造工艺中的
应用214
5.6.1概述214
5.6.2常用软件介绍215
5.6.3应用实例222
思考题226
第6章冲压成形工艺228
6.1概述228
6.2冲裁233
6.2.1冲裁变形机理与工艺性分析233
6.2.2冲裁间隙238
6.2.3冲裁模具刃口尺寸的计算242
6.2.4冲压力的计算及降低冲裁力的方法247
6.2.5排样与搭边250
6.2.6其他冲裁方法252
6.2.7冲裁工艺与模具设计实例253
6.3弯曲256
6.3.1弯曲变形过程分析257
6.3.2弯曲件的工艺性及计算258
6.3.3弯曲件的回弹262
6.3.4弯曲模设计及尺寸计算263
6.3.5弯曲工艺与模具设计实例266
6.4拉深268
6.4.1拉深变形过程分析268
6.4.2圆筒件拉深工艺及计算272
6.4.3盒形件拉深工艺及计算275
6.4.4拉深模结构及尺寸设计276
6.4.5拉深工艺与模具设计实例283
6.4.6其他拉深方法285
6.5其他板料成形工艺288
6.5.1胀形288
6.5.2翻边289
6.5.3扩口291
6.5.4缩口292
6.5.5旋压295
6.5.6轧制296
6.6计算机数值模拟在冲压工艺中的
应用297
6.6.1概述297
6.6.2常用软件介绍298
6.6.3应用实例303
思考题305
参考文献307

本教材是为高等工科院校材料成型及控制工程专业“材料成形工艺”课教学而编写的教学参考书。
“材料成形工艺”是材料成型及控制工程专业的专业主干课之一。它涵盖了原有铸造、锻造、冲压等专业的工艺及工装设计的主要内容。
本教材的编写考虑到材料成型及控制工程专业授课学时及教材篇幅的需要，同时考虑到近年来铸造工艺、锻造工艺、冲压工艺的最新发展及工艺装备的不断改进，以及由于信息技术的快速发展而引起的学生学习方式的改变，因此本教材具有如下特点：①通过典型件的成形工艺分析，重点叙述各学科领域中应用最广的工艺方法及设计的主要内容，其他内容仅做简要介绍，即遵循“削枝强干”的原则编写本教材，读者可由此举一反三，完成其他工艺设计；②工艺设计主要属于技术范畴，故而本教材突出教学的实践性、工程性，对于与主干内容相关性不大的理论知识及数学推导等内容不做重点介绍；③计算机技术在工艺设计方面的应用已非常普及，因此本教材对常用的工艺模拟软件及其应用以及各自的特点做了介绍，并且用具体的实例对工艺模拟进行了说明；④采用数字化视频资源的形式，直观展示了各种铸造工艺、锻造工艺和冲压工艺的工艺过程及特点。
本教材共6章，分为金属液态成形和金属塑性成形两大部分。
金属液态成形部分包括第1～4章，主要介绍以砂型铸造为主的多种液态成形工艺方法，与砂型铸造相关的主要造型材料、工艺及工艺装备设计的主要内容。与以往的铸造工艺教材相比，突出了工艺性、工程性，以及计算机模拟在工艺设计方面的应用。
金属塑性成形部分包括第5章和第6章，主要以锻造成形及冲压成形工艺为主，介绍了金属塑性成形工艺设计流程、工艺理论、模具设计及计算机数值模拟技术的应用，以及金属塑性成形工艺的最新发展，还列举出自由锻件、模锻件及冲压件的工程实例。
本教材第1章和第3章由沈阳工业大学毛萍莉教授编写，第2章由潍坊科技学院任玉艳教授编写，第4章由潍坊科技学院姜卫国教授编写。第5章和第6章由沈阳工业大学王峰教授编写。
本教材由毛萍莉教授统稿。
教材编写过程中，在资料收集方面得到了沈阳工业大学镁合金课题组研究生王鹏宇、姚超、戴怡建、徐宁、高梓博、从闻远等同学的大力协助，在此表示感谢。
在教材编写出版过程中，得到了沈阳工业大学材料科学与工程学院、教务处教材科及其他相关部门的支持和帮助，在此谨表示诚挚的谢意。在本教材出版之际，尤其要向各参考文献的作者深表感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在疏漏或不当之处，恳请读者批评指正。

编者