《冲压变形的基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压变形的基本原理（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、冲压变形的基本原理 在外力的作用下，金属产生形状和尺寸变化为变形，变形在外力的作用下，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分为弹性变形与塑性变形。 外力破坏原子间原有的平衡状态，造成排列的畸变，引起金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。属形状和尺寸的变化。 孪生孪生 多晶体的塑性变形（变形后形成纤维组织、变形织多晶体的塑性变形（变形后形成纤维组织、变形织构）构）(如图如图1.1.1)冲压变形的基本原理 塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而塑性：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。不破坏其完整性的
2、能力。 塑性指标：常用的塑性指标有塑性指标：常用的塑性指标有 延伸率延伸率 断面收缩率断面收缩率 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。形抗力。冲压变形的基本原理 2.变形温度对塑性和变形抗力的影响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变形速度对塑性和变形抗力的影响 冲压变形的基本原理 1.2 塑性变形的力学基础塑性变形的力学基础 外力外力 内力内力 模具模具 毛坯毛坯 零件零件1.2.1 一点的应力应变状态一点的应力应变状态1.一点的应力状态一点的应力状态 (如图如图1.2.1)2.一点的主
3、应变状态一点的主应变状态 体积不变定律：体积不变定律： 三个推论：三个推论： 塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化；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；应变的符号相反； 已知两个应变就可求第三个应变。已知两个应变就可求第三个应变。冲压变形的基本原理 1.2.2 屈服准则（塑性条件）屈服准则（塑性条件） 屈服准则屈服准则：材料进入塑性状态的力学条件。当材料中的某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。点的应力满足屈服准则，该
4、点就进入塑性状态。 1.屈雷斯加屈雷斯加(HTresca)屈服准则屈服准则 2. 密席斯密席斯(Von Mises)屈服准则屈服准则 3.屈服准则的几何表示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（在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示（如图如图）。）。 冲压变形的基本原理 1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系塑性变形时应力与应变的关系 单向拉伸应力单向拉伸应力-应变曲线应变曲线(如图如图) 增量理论增量理论 全量理论全量理论 例：全量理论分析应力应变关系例：全量理论分析应力应变关系 1) 称平面应变称平面应变(或称平面变形或称平面变形),由上式可得出由上式可得
5、出: 2) 材料受单向拉应力材料受单向拉应力,由上式可得由上式可得: 冲压变形的基本原理 材料的强度指标随变形程度的增加而增加材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低塑性随之降低。 实际应力曲线与假象应力曲线实际应力曲线与假象应力曲线 （如图如图） 几种常用冲压板料的硬化曲线（几种常用冲压板料的硬化曲线（如图如图） 硬化指数硬化指数是表明材料冷变形硬化的重要参数，对板料的冲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。压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。 冲压变形的基本原理 1.3.1 变形毛坯的分区变形毛坯的分区(如图如图)1.3.2 变形区的应
6、力应变特点变形区的应力应变特点1. 冲压毛坯两向受拉应力的作用冲压毛坯两向受拉应力的作用 (可分两种情况可分两种情况)： 象限）象限） 象限）象限）冲压变形的基本原理 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。于压应力的绝对值。(可以分为两种情况可以分为两种情况) （如图（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。于拉应力的绝对值。 (可以分为两种情况可以分为两种情况) 综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类
7、变形（）。综上所述：冲压变形可分为伸长类变形和压缩类变形（）。冲压变形的基本原理 1.3.3 冲压成形过程中变形趋向性及其控制冲压成形过程中变形趋向性及其控制( (如图如图) ) 弱区必先变形，变形区应为弱区弱区必先变形，变形区应为弱区 合理地确定毛坯尺寸（合理地确定毛坯尺寸（图图 图图 ） 正确设计模具工作部分形状和尺寸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改变毛坯与模具表面的摩擦条件 其他工艺措施其他工艺措施 冲压变形的基本原理 1.4 板料冲压成形性能及冲压材料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板料的冲压成形性能 冲压成形性能冲压成形性能:
8、板料对各种冲压成形加工的适应能力。板料对各种冲压成形加工的适应能力。 抗破裂性、抗破裂性、 贴模性、定形性贴模性、定形性 成形极限成形极限 冲压件形状尺寸精度冲压件形状尺寸精度 板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：板料冲压性能试验方法通常分为三种类型：力学试验力学试验、金属金属学试验学试验（统称间接试验）和（统称间接试验）和工艺试验工艺试验（直接试验）。（直接试验）。 冲压变形的基本原理 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线（图图） 屈服极限屈服极限 小小,材料容易屈服材料容易屈服,则变形抗力小则变形抗力小. 屈强比小屈强比小,说明说明 值小而值小而 值大值大3.总
9、延伸率总延伸率 与均匀延伸率与均匀延伸率 拉伸实验中拉伸实验中,试样拉断时的伸长率称总伸长率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板料的力学性能与冲压成形性能的关系冲压变形的基本原理图1.4.1 拉伸试验用的标准试样和拉伸曲线冲压变形的基本原理4.硬化指数硬化指数 单向拉伸硬化曲线可写成单向拉伸硬化曲线可写成 ，其中，其中 为硬化指数。为硬化指数。5.厚向异性指数厚向异性指数 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之比6.板平面各向异性指数板平面各向异性指数 对拉深件质量的影响对拉深件质量的影响 （）
10、（）冲压变形的基本原理图1.4.2 对拉深件质量的影响 冲压变形的基本原理 1.冲压常用的材料冲压常用的材料 黑色金属黑色金属 金属材料金属材料冲压材料冲压材料 有色金属有色金属 非金属材料非金属材料2. 冲压用新材料及其性能冲压用新材料及其性能 1）高强度钢板）高强度钢板 2）耐腐蚀钢板）耐腐蚀钢板 3）双相钢板）双相钢板 4）涂层板）涂层板 5）复合板材）复合板材 冲压变形的基本原理 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)外力卸去后的永久变形冲压变形的基本原理图1.2.1 一点的应力状态（a）受力物体 （b）任意坐标系（c） 主轴坐标系冲压变形的基本原理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冲压变形的基本原理图1.2.5单向拉应力应变曲线冲压变形的基本原理 图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线冲压变形的基本原理图1.2.7几种常用冲压板料的硬化曲线冲压变形的基本原理冲压变形的基本原理图1.3.2 冲压应力图冲压变形的基本原理图1.3.2 冲压应力图冲压变形的基本原理1.3.3 冲压变形图 冲压变形的基本原理图1.3.4变形趋向性对冲压工艺的影响冲压变形的基本原理
