冷冲压变形基础

1、1厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同湖南工业大学机械工程学院湖南工业大学机械工程学院精品课程建设项目精品课程建设项目冲冲 压压 模模 具具 与与 设设 计计2厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同主 讲： 胡成武冲压模具与设计材料成型及控制工程专业主干专业课程3厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同复习上次课内容1.怎样选择冲压设备2.公称压力、压力机的装模高度、封闭高度调节量3.冲模闭合高度与压力机装模高度的关系4厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同塑性塑性： 金属在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。一、影响金属塑性和变形抗力的因素1 1、变形温度、变形温度： 一般随温度升高，塑性增

2、加，变形抗力下降。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础变形抗力变形抗力： 引起塑性变形的单位变形力。塑性与变形抗力都是金属的重要加工性能。2 2、应变速率、应变速率： 应变速率是指单位时间内应变的变化量。应变速率太大变形抗力增加，塑性降低。5厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同一、影响金属塑性和变形抗力的因素（续）3 3、应力、应变状态、应力、应变状态： 在主应力状态中，静水压力越大，塑性越好；静水应力的绝对值越大，变形抗力越大。4 4、尺寸因素、尺寸因素： 对同一材料，在其他条件相同时，尺寸越大，塑性越差，变形抗力越小。静水应力：静水应力：1233m第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础6厚德

3、博学 和而不同厚德博学 和而不同 弹性变形时，物体体积的变化与平均应力成正比。 塑性变形的物体的体积保持不变，塑性变形前的体积等于其变形后的体积。二、塑性变形体积不变条件 1230第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础7厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 塑性条件是指受力物体内不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所需遵守的条件，也称屈服准则。三、塑性条件（屈服准则）1、屈雷斯加（H.Tresca）准则 m axm inm ax22s第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础8厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同三、塑性条件（续）2、米塞斯（Von.Mises）准则 222122331

4、1() () ()2s 13s工程上一般用：第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础9厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同四、金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性线性的、可逆可逆的，与加载历史无关无关； 塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线非线性性的、不可逆不可逆的，与加载历史有关有关。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础10厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同四、金属塑性变形时的应力应变关系（续）1、增量理论（流动理论） 增量理论仅适用于理想刚塑性材料，虽比较严密，但在解决实际问题时颇为不便。专业学者又提出了全量理论。 312123mmmdddd第二章 冷

5、冲压变形基础冷冲压变形基础11厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同四、金属塑性变形时的应力应变关系（续）2、全量理论（形变理论） 全量理论仅表示塑性变形终了时的主应变与主应力之间的关系，它不能反映出变形过程中应力与应变的变化过程所产生的影响。 312123mmm第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础12厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同四、金属塑性变形时的应力应变关系（续） 在不进行详细的理论与计算的条件下，利用全量理论,并结合塑性变形体积不变定律，可以对塑性变形中某些特定的、有代表性的应变和应力的性质作出大致的分析和判断。 假如塑性变形过程中的主应力方向不变，而且各应力之间的比例也保持不变，

6、全量理论与增量理论的计算结果是一致的。所以在这种情况下完全可以应用全量理论。如：第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础13厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同1322123m（1）平面应变时，必定有如宽板弯曲时，宽度方向的变形为零，即属于这种情况。（2）当时，毛坯受三向等拉或三向等压应力状态作用。毛坯不产生塑性变形，仅有弹性变形。（3）当10而且230毛坯受单向拉伸，有1012322 10而且230毛坯受单向压缩，有1032122如翻边工艺。如缩口工艺。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础14厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同1230（4）当毛坯受两向等拉时（5）当在最大拉应力方向为伸长变形，

7、在最小拉应力方向为压缩变形。（6）当120而且3012312 如胀形工艺，两向受拉，在拉应力作用方向上为伸长变形，在没有主应力作用的厚度方向的变形为压缩变形。1230在最小压应力方向为压缩变形，在最大压应力方向为伸长变形。如平板毛坯胀形时中心部位的变形第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础15厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 1硬化规律五、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲线：=An塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。这种变化规律可近似用指数曲线表示。 A-强化系数n-硬化指数A、n 与材料种类和性能有关第二章 冷冲压变形基础冷冲压变

8、形基础16厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 2最小阻力定律五、金属塑性变形的一些基本规律（续） 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律最小阻力定律。弱区先变形，变形区为弱区第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础17厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 3最小阻力定律（续）五、金属塑性变形的一些基本规律（续）控制变形的趋向性：措施：（1）材料本身的特性开流开流 和 限流限流冲压工序的性质（2）板料的应力状态工艺参数模具结构参数（如凸模

9、、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础18厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 1冲压成形性能六、冲压材料及其冲压成形性能材料的冲压成形性能：材料的冲压性能好成形极限高成形质量好便于冲压加工冲压成形性能是一个综合性的概念成形极限高成形质量好材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础19厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 2冲压成形性能的试验方法六、冲压材料及其冲压成形性能（续）间接试验和直接试验3板料的机械性能与冲压成形性能的关系板料的强度强度指标越高，产生相同变形量的力力就越大；塑性塑性指标越高，成形时所能承

10、受的极限变形量变形量就越大；刚度刚度指标越高， 成形时抵抗抵抗失稳起皱的能力就越大。 不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。直接试验又称模拟试验，是直接模拟某种冲压方式进行的，能可靠地鉴定板料的冲压性能。如弯曲试验。胀形试验。间接试验有拉伸、剪切、硬度和金相试验等。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础20厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同六、冲压材料及其冲压成形性能（续）3板料的机械性能与冲压成形性能的关系（续）（1）伸长率在翻边、扩口、弯曲、胀形等工序中，均匀伸长率越大，则极限变形程度越大。或均匀伸长率b（2）屈服极限s屈服极限小，材料容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性好。第

11、二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础21厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同六、冲压材料及其冲压成形性能（续）（3）屈强比/sb屈强比小，材料易进入塑性变形，而又不容易产生破裂。这对所有冲压成形都有利。（4）应变硬化指数n硬化指数表示材料在冷塑变形中材料硬化的程度。数值越大，硬化效应就大。变形抗力越大。可以弥补截面积减小而引起的承载能力的减弱。其他指标，如塑性应变比，板平面方向系数，应变速率敏感系数等对冲压成形也有影响。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础22厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同 4冲压材料六、冲压材料及其冲压成形性能（续）（1）对冲压材料的要求 对于分离工序，只要求材料有一定的

12、塑性，而对材料的其 他成形性能指标没有严格的要求。 a对冲压成形性能的要求： 对成形工序，材料应具有良好的塑性，屈强比和屈弹比小，板厚方向性系数r大，板平面方向性系数r小。 第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础23厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同六、冲压材料及其冲压成形性能（续）b对材料厚度公差的要求：因为一定的模具间隙适用于 一定厚度的材料，若材料的厚度公差太大，不仅直接 影响冲件的质量，还可能导致模具或压力机的损坏。c对表面质量的要求：材料的表面应光洁平整，无氧化 皮、裂纹、锈斑、划伤、分层等缺陷。因为表面质量 好的材料，成形时不易破裂，也不易擦伤模具，冲件 的表面质量也好。第二章 冷

13、冲压变形基础冷冲压变形基础24厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同六、冲压材料及其冲压成形性能（续）（2）常用冲压材料及选用1）黑色金属、有色金属、非金属材料冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料和带料。 板料的尺寸较大，可用于大型零件的冲压，也可将板料按排样尺寸剪裁成条料后用于中小型零件的冲压； 带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，成卷状供应，适应于大批量生产的自动送料。 第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础25厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同GB/T708一1991规定，钢板厚度的精度分为A（高级精度）B（较高级精度）C（普通精度）。 六、冲压材料及其冲压成形性

14、能（续）GB/T710一1991规定，钢板的表面质量可分为：（特别高级的精整表面）（高级的精整表面）（较高级的精整表面）（普通的精整表面）。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础26厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同六、冲压材料及其冲压成形性能（续）GB/T710一1991规定，按拉深级别又分为：Z（最深拉深）S(深拉深)P（普通拉深）在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。1991-GB/T710S081991708/150010000 . 1TGBB第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础27厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同2）冲压材料的合理选用六、冲压材料及其冲压成形性能（

15、续）冲压材料的选用主要考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求及经济性等 。(1) 按冲压件的使用要求合理选材 所选材料应能使冲压件在机器或部件中正常工作，并具有一定的使用寿命。 即满足相应强度、刚度、韧性及耐蚀性和耐热性等方面的要求。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础28厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同(2) 按冲压工艺要求合理选材 对于任何一种冲压件，所选的材料应能按照其冲压工艺的要求，稳定地成形出不致于开裂或起皱的合格产品。六、冲压材料及其冲压成形性能（续） (3) 按经济性要求合理选材 材料的价格低廉，来源方便，经济性好，以降低冲压件的成本。第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础29厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同点的应力状态a）任意坐标系 b）主轴坐标系 第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础30厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同9种主应力状态图第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础31厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同3种主应变状态图第二章 冷冲压变形基础冷冲压变形基础32厚德博学 和而不同厚德博学 和而不同金属的应力-应变图1-实际应力曲