冲压变形分析课件

第二节冲压变形分析塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。

一、塑性变形的基本概念塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断面收缩率ψ。变形：弹性变形、塑性变形。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析塑性：一、塑性变形的基本概念塑性指标：变1金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化或应变刚现象：二、塑性变形对金属组织和性能的影响金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发21．点的应力与应变状态为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况。三、塑性力学基础应力——正应力、剪应力应力状态：主应力状态类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，因此主应变状态图只有三种。通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可求得。

塑性变形可能出现九种主应力状态。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．点的应力与应变状态三、塑性力学基础应力——正应力、剪应力32．金属的屈服条件三、塑性力学基础（续）屈服——塑性状态，主要取决于两方面的因素：（1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理机械性质——转变的根据；

（2）材料所处的应力状态——转变的条件。单向应力状态：σ=σS

一般应力状态：σ1-σ3=βσS

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．金属的屈服条件三、塑性力学基础（续）屈服——塑性状态，主43．金属塑性变形时的应力应变关系三、塑性力学基础（续）弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，与加载历史无关；塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析3．金属塑性变形时的应力应变关系三、塑性力学基础（续）5（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应拉应变，压应力不一定对应压应变；（2）某方向应力为零其应变不一定为零；（3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。（4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等，即若б1＝б2，则有ε1＝ε2。几点讨论结论3．金属塑性变形时的应力应变关系（续）三、塑性力学基础（续）第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应6

1．硬化规律四、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲线：σ=Aεn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。

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．硬化规律四、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲72．卸载弹性恢复规律和反载软化现象四、金属塑性变形的一些基本规律（续）反载软化曲线第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象四、金属塑性变形的一些基本8

3．体积不变条件四、金属塑性变形的一些基本规律（续）金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：ε1+ε2+ε3=0第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析3．体积不变条件四、金属塑性变形的一些基本规律（续）金属材9

4．最小阻力定律四、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。弱区先变形，变形区为弱区第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析4．最小阻力定律四、金属塑性变形的一些基本规律（续）在10

4．最小阻力定律（续）四、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和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、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析4．最小阻力定律（续）四、金属塑性变形的一些基本规律（续）11

1．冲压成形性能五、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。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．冲压成形性能五、冲压材料及其冲压成形性能材料的冲压成形12

2．冲压成形性能的试验方法五、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指标越高，产生相同变形量的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时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。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．冲压成形性能的试验方法五、冲压材料及其冲压成形性能（续13

4．冲压材料五、冲压材料及其冲压成形性能（续）（1）对冲压材料的要求b．对材料厚度公差的要求c．对表面质量的要求a．对冲压成形性能的要求（2）常用冲压材料黑色金属、有色金属、非金属材料第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析4．冲压材料五、冲压材料及其冲压成形性能（续）（1）对冲压14点的应力状态a）任意坐标系b）主轴坐标系

第一章冷冲压模具设计与制造基础点的应力状态第一章冷冲压模具设计与制造基础159种主应力状态图第一章冷冲压模具设计与制造基础9种主应力状态图第一章冷冲压模具设计与制造基础163种主应变状态图第一章冷冲压模具设计与制造基础3种主应变状态图第一章冷冲压模具设计与制造基础17金属的应力-应变图1-实际应力曲线2-假象应力曲线

第一章冷冲压模具设计与制造基础金属的应力-应变图第一章冷冲压模具设计与制造基础18硬化曲线第一章冷冲压模具设计与制造基础硬化曲线第一章冷冲压模具设计与制造基础19方板拉深试验——最小阻力定律试验第一章冷冲压模具设计与制造基础方板拉深试验——最小阻力定律试验第一章冷冲压模具设计与制20变形趋向性对冲压工艺和影响第一章冷冲压模具设计与制造基础变形趋向性对冲压工艺和影响第一章冷冲压模具设计与制造基础21环形毛坯的变形趋向（ａ）变形前的模具与毛坯（ｂ）拉深（ｃ）翻边（ｄ）胀形第一章冷冲压模具设计与制造基础环形毛坯的变形趋向第一章冷冲压模具设计与制造基础22第二节冲压变形分析塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。

一、塑性变形的基本概念塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断面收缩率ψ。变形：弹性变形、塑性变形。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析塑性：一、塑性变形的基本概念塑性指标：变23金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化或应变刚现象：二、塑性变形对金属组织和性能的影响金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发241．点的应力与应变状态为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况。三、塑性力学基础应力——正应力、剪应力应力状态：主应力状态类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，因此主应变状态图只有三种。通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九个应力分量来表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可求得。

塑性变形可能出现九种主应力状态。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．点的应力与应变状态三、塑性力学基础应力——正应力、剪应力252．金属的屈服条件三、塑性力学基础（续）屈服——塑性状态，主要取决于两方面的因素：（1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理机械性质——转变的根据；

（2）材料所处的应力状态——转变的条件。单向应力状态：σ=σS

一般应力状态：σ1-σ3=βσS

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．金属的屈服条件三、塑性力学基础（续）屈服——塑性状态，主263．金属塑性变形时的应力应变关系三、塑性力学基础（续）弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的，与加载历史无关；塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析3．金属塑性变形时的应力应变关系三、塑性力学基础（续）27（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应拉应变，压应力不一定对应压应变；（2）某方向应力为零其应变不一定为零；（3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。（4）若有两个应力分量相等，则对应的应变分量也相等，即若б1＝б2，则有ε1＝ε2。几点讨论结论3．金属塑性变形时的应力应变关系（续）三、塑性力学基础（续）第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析（1）应力分量与应变分量符号不一定一致，即拉应力不一定对应28

1．硬化规律四、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲线：σ=Aεn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。

第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．硬化规律四、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲292．卸载弹性恢复规律和反载软化现象四、金属塑性变形的一些基本规律（续）反载软化曲线第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象四、金属塑性变形的一些基本30

3．体积不变条件四、金属塑性变形的一些基本规律（续）金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：ε1+ε2+ε3=0第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析3．体积不变条件四、金属塑性变形的一些基本规律（续）金属材31

4．最小阻力定律四、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。弱区先变形，变形区为弱区第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析4．最小阻力定律四、金属塑性变形的一些基本规律（续）在32

4．最小阻力定律（续）四、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和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、凹模工作部分的圆角半径，摩擦和间隙等。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析4．最小阻力定律（续）四、金属塑性变形的一些基本规律（续）33

1．冲压成形性能五、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。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析1．冲压成形性能五、冲压材料及其冲压成形性能材料的冲压成形34

2．冲压成形性能的试验方法五、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指标越高，产生相同变形量的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚度指标越高，成形时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。第一

章冲裁加工基本问题第二节冲压变形分析2．冲压成形性能的试验方法五、冲压材料及其冲压成形性能（续35

4．冲压材料五、冲压材料及其冲压成形性能（续