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1、.,本章学习要求： 1.掌握金属塑性变形的基本概念； 2.掌握板料冲压性能和常见的冲压材料； 3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。,.,1.1金属塑性变形的基本概念 1.2金属塑性变形的力学基础 1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类 1.4板料冲压成形性能及冲压材料,.,1.1金属塑性变形的基本概念 在外力的作用下，金属产生形状和尺寸变化为变形，变形分为弹性变形与塑性变形。 1.1.1塑性变形的物理概念 外力破坏原子间原有的平衡状态，造成排列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。 1.1.2塑性变形的基本方式 滑移 孪生 多晶体的塑性变形（变形后形成纤维组织、变形织构）(如图1
2、.1.1),.,1.1.3金属的塑性与变形抗力 1.塑性及塑性指标 塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。 塑性指标：常用的塑性指标有 延伸率 断面收缩率 2.变形抗力 金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为变形抗力。,.,1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素 1.化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响 3.变形速度对塑性和变形抗力的影响,.,1.2 塑性变形的力学基础 外力 内力 模具 毛坯 零件 1.2.1 一点的应力应变状态 1.一点的应力状态 (如图1.2.1) 2.一点的主应变状态 体积不变定律：
3、 三个推论： 塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化； 无论什么应变状态，其中一个主应变的符号与另外两个主应变的符号相反； 已知两个应变就可求第三个应变。,.,1.2.2 屈服准则（塑性条件） 屈服准则：材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某点的应力满足屈服准则，该点就进入塑性状态。 1.屈雷斯加(HTresca)屈服准则 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则 3.屈服准则的几何表示 在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示（如图1.2.4）。,.,1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 单向拉伸应力-应变曲线(如图1.2.5) 增量理论 全量理论 例：全量理论分析应力应变关系
4、 1) 称平面应变(或称平面变形),由上式可得出: 2) 材料受单向拉应力,由上式可得:,.,1.2.4硬化与硬化曲线 1.硬化 材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低。 2.硬化曲线 实际应力曲线与假象应力曲线 （如图1.2.6） 几种常用冲压板料的硬化曲线（如图1.2.7） 硬化指数是表明材料冷变形硬化的重要参数，对板料的冲压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。,.,1.3冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类,1.3.1 变形毛坯的分区(如图1.3.1) 1.3.2 变形区的应力应变特点 1. 冲压毛坯两向受拉应力的作用 (可分两种情况)： （如图1.3.2象限） 2.冲压毛坯变
5、形区受两向压应力的作用 （如图1.3.2象限）,.,3.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且拉应力的绝对值大于压应力的绝对值。(可以分为两种情况) （如图1.3.2） 4.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且压应力的绝对值大于拉应力的绝对值。 (可以分为两种情况) 综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形（如图1.3.3）。,.,1.3.3 冲压成形过程中变形趋向性及其控制,1.变形趋向性(如图1.3.4) 弱区必先变形，变形区应为弱区 2.变形趋向性的控制 合理地确定毛坯尺寸（图1.3.5 图1.3.6 ） 正确设计模具工作部分形状和尺寸 改变毛坯与模具表面的摩擦条件 其他工艺措施,.
6、,1.4 板料冲压成形性能及冲压材料 1.4.1 板料的冲压成形性能,冲压成形性能: 板料对各种冲压成形加工的适应能力。 抗破裂性、 贴模性、定形性 成形极限 冲压件形状尺寸精度 1.4.2板材冲压成形试验的试验方法 板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验、金属学试验（统称间接试验）和工艺试验（直接试验）。,.,拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（图1.4.1） 1.屈服极限 屈服极限 小,材料容易屈服,则变形抗力小. 2.屈强比 屈强比小,说明 值小而 值大 3.总延伸率 与均匀延伸率 拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率,1.4.3 板料的力学性能与冲压成形性能的关系,.,图1.4
7、.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线,.,4.硬化指数 单向拉伸硬化曲线可写成 ，其中 为硬化指数。 5.厚向异性指数 厚向异性指数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比 6.板平面各向异性指数,对拉深件质量的影响 （图1.4.2）,.,图1.4.2 对拉深件质量的影响,.,1.4.4常用冲压材料及其力学性能 1.冲压常用的材料 黑色金属 金属材料 冲压材料 有色金属 非金属材料 2. 冲压用新材料及其性能 1）高强度钢板 2）耐腐蚀钢板 3）双相钢板 4）涂层板 5）复合板材,.,图1.1.1 晶格畸变(a)无外力作用；(b)外力作用产生弹性畸变；(c)晶格滑移或孪动；(d)外力卸去后的永久
8、变形,.,图1.2.1 一点的应力状态（a）受力物体 （b）任意坐标系（c） 主轴坐标系,.,1.2.4 屈服准则的几何表示 （a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达,.,图1.2.5单向拉应力应变曲线,.,图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线,.,图1.2.7几种常用冲压板料的硬化曲线,.,.,图1.3.2 冲压应力图,.,图1.3.2 冲压应力图,.,1.3.3 冲压变形图,.,图1.3.4变形趋向性对冲压工艺的影响,.,图1.3.5 环形毛坯的变形趋向 a)变形前的工具与毛坯 b)拉深 c)翻边 d)胀形,.,图1.3.6 钢球活座套的冲压工艺过程中的变形趋向性的控制 a)落料 b)拉深 c)冲孔 d)翻边,
