随着经济的快速发展，金属加工业也取得了长足的发展，金属挤压技术作为塑性成型的方法，已广泛应用于有色金属的加工工艺中。金属挤压技术设计到金属压力加工、挤压原理、机械传动等等专业技术。因此，金属挤压加工技术的发展取决于金属加工理论的进一步研究和发展以及有效的运用现代科学技术成果^[1]。

金属挤压具有理论基础扎实，技术含量高，品种多，生产灵活性高等重要特点，是金属材料(管棒线型材)工业生产和各种复合材料、粉末材料、高性能难加工材料等新材料与新产品制备、加工的重要方法^[2]。冷挤压技术发展初期非常缓慢，长期以来只能对几种软金属(铅和锡)进行挤压。直到19纪末到20世纪初，有色金属(锌、铝、紫铜、黄铜等)乃至于部分钢铁材料的挤压才开始出现，由于冷挤压过程中需要大的挤压力，在当时还不能解决挤压钢所需的模具材料、合适的润滑剂与大吨位压力机等问题，长时间被认为挤压钢是十分困难甚至是不可行的^[3]。经过200多年的发展，金属挤压技术，工艺和设备取得了长足的进步，挤压产品已广泛应用于航空航天，造船，交通运输，能源，冶金化工和国防工业等广泛领域。

金属挤压产品主要包括各种横截面形状和尺寸的型材，管材和棒材，例如铝和铝合金，铜和铜合金，钛和钛合金，镁合金和钢。其中，铝和铝合金挤压材料占挤出产量和品种数量的绝大部分^[4]。以运输为例，由于重量轻，速度快，节能环保，高速列车的要求，地铁，轻轨，双层巴士，豪华巴士，全铝卡车等运输车辆越来越多地使用铝合金车身和部件。挤压铝合金型材的比例正在扩大，目前全世界有铝合金挤压品种4万个以上。2011年，美国挤压铝产量约为150万吨，日本约为100万吨^[5]。在中国，它已超过1000万吨（包括约850万吨挤压型材，约650万吨建筑型材，约200万吨工业型材）。

近10多年来，由于航空航天、交通运输、国防军工等经济社会发展对高性能挤压加工材料的需求不断增长，对产品质量均匀性、一致性的要求不断提高，以及企业对提高生产效率、降低生产成本的追求，挤压流动变形行为与组织性能精确控制、缺陷形成机理与控制原理等基础研究，挤压新产品、新技术与新工艺、先进装各的开发与应用，受到国内外的广泛重视^[6]。在美国举办的国际铝挤压技术研讨会和在欧洲举办的欧洲国际金属加工展览会参会人员踊跃^[7]，学术交流热烈，表明金属挤压加工仍是国际上的活跃研究领域。国内自2001年举办第一届“铝型材技术(国际)论坛暨展示”(广东)以来，每三年举办一届，聚焦铝合金熔铸、型材挤压、表面处理、模具制造、深加工等内容，每届参会交流论文在200篇以上，技术与产品展示展位每届72个^[8]。2019年第七届会议将于9月18-21日在广州举行。

针对爪形件传统工艺存在的缺点，近几年来国内外一些研究机构及企业为满足市场的需要，将冷挤压技术应用到爪形件零件实际生产当中^[9]。传统的挤压技术，如正挤压、反挤压以及混合挤压，己经比较成熟，在市场上的应用相当广泛，其知识理论体系也较完善并得到实际生产检验的^[10]。而爪形件冷挤压成形的金属流动既不属于正向流动也不属于反向流动，其金属流动方向与凸模挤压方向垂直，沿径向流动，因此这种挤压工艺又被称为径向挤压^[11-12]。

径向挤压是金属主要流动方向与凸模运动方向相垂直的挤压，它又可分为向心径向挤压和离心径向挤压。金属流动方向远离凸模的径向挤压为离心径向挤压，金属流向凸模的径向挤压为向心径向挤压^[13]。径向挤压技术最早被人们使用在挤压齿轮以及法兰盘等成形工艺中，后来通过对金属径向流动规律的研究逐渐发展，己经将这种新的技术应用到带有枝节类零件的生产工艺中。

陈拂晓、姜开宁等利用上限元法对圆柱体直齿轮径向挤压过程中的变形力进行了计算，通过理论推导以及数值模拟相结合的办法对其变形力及变形规律做了研究^[14]，不仅提高了工艺设计理论水平，而且对实际生产有很大的指导意义。李连生等通过使用径向挤压法来制造大法兰锻件，研究对比了传统生产工艺及新工艺，并对金属的径向流动以及挤压设备的要求作了简要分析^[15]。目前爪形件的生产主要还是以模锻等工艺为主，国内外对冷径向挤压技术的研究还处于探索阶段，理论还不够成熟^[16]，虽然有部分企业己经尝试使用冷径向挤压技术，但是材料塑性变形过程中存在诸多技术难题函待解决。

综上所述，虽然国内外的科研单位和高校对径向挤压作了很多研究^[17]，但就目前来说，径向挤压还未得出像正反挤压那样一套可靠的经验图表。因此，对径向挤压进行进一步的研究是非常必要的^[18]。本文的目的就是以爪形件为例，围绕冷径向挤压成形塑性流动过程中存在的主要技术问题，开展分析研究，为实际生产提供有力的理论指导。

2. 研究的基本内容与方案