冲模设计制作案例案例精解-项目一

项目一冲压生产与冲压模具任务一

冲压生产与冲压模具的安装任务二力与变形任务一

冲压生产与冲压模具的安装任务引入冲压是指将冲压模具(凸模与凹模及结构零件)安装在压力机(如冲床、液压机等设备)或其他相关设备上，对材料(在常温下)施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状和尺寸的零件的一种加工方法。而冲压模具则是指用于实现冲压加工的一种工艺装备(简称工装)。合理的冲压工艺、先进的冲压模具、高效的冲压设备构成了冲压加工的三要素，冲压加工的三要素是决定冲压件质量、精度和生产效率的关键因素，三者不可分割。先进的冲压模具只有配备先进的压力机和采用优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流的产品，取得较高的经济效益。下一页返回任务一

冲压生产与冲压模具的安装相关知识一、冲压加工的概念

冲压工艺不仅可以加工金属材料，还可以加工非金属材料。

冲压工艺中的工序按其变形性质可分为分离工序与变形工序两大类，每一类中又包括许多不同的工序，见表1-1。

分离工序:冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限σb，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。

成形工序:冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σb

，但未达到强度极限σb

，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。

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冲压生产与冲压模具的安装当大批量生产各种产品时，仅靠这些基本工序，满足不了生产需要，还得采用组合形式的工序，即把两个或两个以上的单独基本工序组合起来灵活运用，进行模具设计。图1-1~图1-8为常用的基本工序和组合工序。二、冲压生产的特点

(l)依靠冲压模具和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率高，操作简便。

(2)冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，故节省能源和原材料。

(3)冲压所用原材料的表面质量好，且冲件的尺寸公差由冲压模具保证，故冲压产品尺寸稳定，互换性好。

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冲压生产与冲压模具的安装(4)冲压产品壁薄、质量轻、刚度好，可以加工成形状复杂的零件，小至〔钟表的秒针、大到汽车的纵梁等。三、冲压工艺的应用

冲压与其他加工方法相比，具有其独特之处。所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用得十分广泛。在汽车、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见，如图1-9~图1-13所示。四、冲压技术的现状与发展方向1.我国冲压技术的现状

目前，我国的冲压技术、冲压模具与工业发达国家相比还有一定的差距，主要表现在以下几点。

上一页下一页返回任务一

冲压生产与冲压模具的安装(1)冲压基础理论与成形工艺落后。

(2)模具标准化程度低。

(3)模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后。

(4)模具专业化水平低。

基于以上原因，我国模具在使用寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家相比差距还相当大。

2.冲压技术的发展方向

随着我国计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠个人经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计软件(CAD/三维软件)、上一页下一页返回任务一

冲压生产与冲压模具的安装数控加工(CNC)为基础的计算机辅助设计与制造(三维造型/CAM)技术转变。目前，计算机辅助设计软件与模具设计和制造技术相结合的模具设计在我国发展迅速，CAD/CAE/CAM,UG,Pro/E,SolidWorks,Solid-CAM等软件，在模具工业中的应用已相当广泛。

虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年中得到了快速发展，但与工业发达国家相比仍有很大差距。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几个方面。(1)提高模具的设计制造水平，使其朝着大型化、精密化、复杂化、长使用寿命化发展。

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冲压生产与冲压模具的安装(2)在模具设计制造中更加普及应用国产的CAD/CAE/CAM技术。

(3)发展快速制造成形和快速制造模具的技术。

(4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。

(5)研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。

(6)研究和开发模具的抛光技术和设备。(7)研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。(8)研究和开发新的成形工艺和模具。任务实施一、实验目的(1)认知曲柄压力机的结构、组成及其功能。上一页下一页返回任务一

冲压生产与冲压模具的安装(2)认知模具安装过程。二、实验设备1)设备:25t曲柄压力机(冲床)。2)工具:冲裁模一套、固定模具的工具等。三、实验材料材料:冷轧钢板t=1mm四、实验步骤1.讲解曲柄压力机的结构、组成及其功能

2.冲模的安装

(l)取出压力机上的打料装置，将处于闭合状态的冲模放置于压力机工作台面上，然后调节滑块的高度，上一页下一页返回任务一

冲压生产与冲压模具的安装使滑块的底平面与上模座上平面接触。打开滑块上的压块和螺钉，将模柄固定住(对于无模柄的大型冲模，用螺钉、压板等将上模座紧固在压力机滑块上)。然后将下模座固定在压力机台面上，拧紧螺钉(先固定模柄或上模部分，然后固定下模座部分，顺序勿颠倒)。

(2)将滑块升到上死点，再将滑块转至下死点，确认曲柄是否可以顺利旋转。

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冲压生产与冲压模具的安装(3)开动压力机，空行程1~2次，进行试冲，放入试冲材料或纸片并逐步调整滑块到下死点的高度，使试冲材料或纸片分离或成形。如上模有打料杆，则应将压力机上阻止横担的螺钉和横担阻止筷调整到需要的打料高度。五、处理实验结果并完成实验报告上一页返回任务二力与变形任务引入冲压加工是通过对材料(在常温下)施加压力，使其产生分离或塑性变形。而物体的变形都是施加于物体的外力所引起的内力或由内力直接作用的结果。由于外力的作用状况、物体的尺寸以及模具的形状千差万别，物体内各点的受力状况与变形情况也各不相同。下面通过拉伸实验来讲述力与变形的关系。相关知识一、变形变形:物体在外力作用下，所产生形状和尺寸的改变。

下一页返回任务二力与变形将低碳钢Q235制成的标准试件(如图1-14所示)安装在拉伸试验机的上、下夹头中，对其缓慢加载拉伸，直至把试件拉断为止。图1-15所示为在拉伸试验机上进行拉伸并利用自动记录仪记录的实验结果，绘出拉伸过程中的应力与应变之间的关系曲线，即单向拉伸时得到的应力应变曲线。该曲线可分为三个阶段进行分析。

1.弹性变形阶段

当拉伸应力低于σs时，其变形的特点是应力σ与应变δ成正比。且当外力去除后，变形即消失，试样完全恢复到原来的形状和尺寸，此阶段为弹性变形阶段。

上一页下一页返回任务二力与变形弹性变形:外力取消后物体能恢复原状(形状和尺寸恢复到原来的状态)的变形。

2.塑性变形阶段

当拉伸应力超过σs后，应力σ就不再与应变δ成正比，且当外力去除后，变形只能恢复一部分，而不能完全恢复到原来的形状和尺寸，即仍有一部分的变形被保留下来，此阶段为塑性变形阶段，σs为屈服极限。

塑性变形:外力取消后物体不能恢复原状的变形。

3.断裂分离阶段

当拉伸应力小于σb时，试件各部分的变形是均匀的。但当拉伸应力增大到σb时，在试件的某一局部，变形会急剧增加，上一页下一页返回任务二力与变形横断面的面积显著变小，出现颈缩现象。σb为应力最大值，随后应力下降直至试件被拉断。

因此，金属的变形可分为三个连续阶段:弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段。二、塑性与变形抗力

1.塑性

塑性是指固体材料在外力作用下发生塑性变形(永久变形)，而不破坏其完整性的能力。塑性不仅取决于变形物体的种类，并且与变形方式(应力和应变状态)和变形条件(变形温度和变形速度)有关。

为了衡量金属塑性的高低，需要一种数量上的指标来表示，上一页下一页返回任务二力与变形即塑性指标。塑性指标是以金属材料开始破坏时的塑性变形量来表示。并可以通过各种实验方法求得，各种实验方法均有其特定的受力状况和变形条件，所以塑性指标仅具有相对意义。常用的塑性指标有伸长率8和断面收缩率必，可分别由式(1-1)、式(1-2)求得

式中L0—拉伸试样的原始标距长度;Lk—拉伸试样破断后标距间的长度;上一页下一页返回任务二力与变形A0—拉伸试样的原始断面面积;Ak—拉伸试样破断处的断面面积。2.变形杭力

变形力指使金属产生变形的外力。而变形抗力指金属抵抗变形的力。变形抗力反映了使材料产生变形的难易程度，其与变形力数值相等，方向相反，一般以作用在金属和工具接触面上的平均单位面积上的变形力表示其大小。

最小阻力定律:在塑性变形过程中，外力破坏了金属的整体而强制金属发生流动，当金属有几个质点或每个质点有几个方向移动的可能时，总是在阻力最小的地方且沿阻力最小的方向移动(弱区先变形)。上一页下一页返回任务二力与变形三、应力与应变状态1.应力状态应力:单位面积上的内力。点的应力状态:物体内每一点上的受力情况。在工程力学中，为了求得物体内的应力，常常采用切面法，即假想把物体切开，在一定条件下，直接利用内力和外力的平衡条件求得切面上的应力分布。

现以单向均匀拉伸(如图1-16所示)进行分析，设一断面积为F。的均匀断面棒料承受拉力P，通过棒料内一点口作一切面A，其法线N与拉伸轴成θ角，将棒料切开并移去上半部。由于是均匀拉伸，故A面上的应力是均匀分布的。上一页下一页返回任务二力与变形设Q点在A面上的全应力为s，则s的方向一定平行于拉伸轴，且大小为式中σb--与拉伸轴垂直的切面上的正应力。全应力S可以分解成两个分量，即正应力和切应力。正应力:全应力S在A面法线方向上的分量，一般用σ表示。切应力:全应力S在A面切线方向上的分量，用τ表示。正应力分量及切应力分量则分别为

上一页下一页返回任务二力与变形在单向均匀拉伸的情况下，只要知道口点任意一个切面上的应力，就可以通过上述公式求得其他切面上的应力。而且当θ=n时，τ=0，σ=σ0。

应力主平面:切应力τ=0的切面。

主应力:应力主平面上的正应力σ0

图1-17所示为一物体受外力系P1,P2、…、P9,P10的作用而处于平衡状态，设物体内有任意一点Q，过Q点作一法线为N的平面A，将物体切开并移去上半部，这时A面即可看成是下半部的外表面，A面上作用的内力应该与下半部其余的外力保持平衡。这样，内力的问题就可以转化为外力来处理。

上一页下一页返回任务二力与变形在A面上围绕Q点取一很小的面积△F,设该面积上内力的合力为△P，则定义A面上Q点的全应力S为

通过Q点可以做无限多的切面，在不同方向的切面上，Q点的应力显然是不同的。然而，在多向受力的情况下，显然不能由一点任意切面上的应力求得其他方向上的应力，也就是说，仅仅用某一方向切面上的应力并不足以全面地表示出一点所受应力的情况。为了研究物体内每一点的受力情况，假想把物体切成无数个极其微小的单元体(若在物体的边界上也可以是四面体或五面体)，一个单元体可以代表物体的一个质点。上一页下一页返回任务二力与变形根据单元体的平衡条件列出平衡微分方程，然后考虑其他必要的条件设法求解。

在变形物体上任意选取一个单元体[如图1-18(a)所示]，取单元体(其棱边分别平行于3根坐标轴)的6个相互垂直的表面作为微分面，其上有着大小不同、方向不同的全应力，设为Sx、Sy、Sz，其中每一个全应力又可分解为平行于坐标轴的3个分量，即1个正应力和2个切应力[如图1-18(b)所示]。如果这三个微分面上的应力为已知，则该单元体在任意方向上的应力都可以通过静力平衡方程求得，因此，无沦变形体的受力状态如何，为了确定物体内任意一点的应力状态，只需知道9个应力分量，即3个正应力和6个切应力。上一页下一页返回任务二力与变形又由于所选取的单元体处于平衡状态，故绕单元体各轴的合力矩必须等于零，即切应力互等定律:为了保持单元体的平衡，切应力总是成对出现的，且大小相等，分别作用在两个相互正交的微分面内，其方向共同指向或背离两微分面的交线。

因此，为了表示一点的应力状态，实际上只需要知道6个分量，即3个正应力和3个切应力。与单向均匀拉伸一样，任何一种应力状态，总存在这样一组坐标系，使单元体的各表面上只出现正应力而不出现切应力[如图1-18(c)所示]，上一页下一页返回任务二力与变形称该坐标系中的正应力为主应力(其数值有时也可能为零)，一般按其代数值大小依次用σ1、σ2、σ3表示，且σ1≥σ2≥σ3;带正号的主应力表示拉应力，带负号的主应力表示压应力。

对于任意一点的应力状态，一定有(也只有)一组相互垂直的3个主应力，因此3个主应力中的最大值和最小值也就是一点所有方向的应力中的最大值和最小值。

主应力状态:以主应力表示的应力状态。

主应力状态图:以主应力表示其应力个数及其符号的简图。

可能出现的主应力状态图共有9种(如图1-19所示)，即单向主应力状态图2种—单向受拉和单向受压;上一页下一页返回任务二力与变形两向主应力状态图3种—两向受拉、两向受压和一向受拉一向受压;三向主应力状态图4种—三向受拉、三向受压、两向受拉一向受压和一向受拉两向受压。平均主应力:单元体上的3个主应力的平均值，常用σm表示任何一种应力状态都可以将其分解为两部分，如图1-20所示。第一部分是以平均主应力σm为各向应力值的三向等应力状态，其特点是只能改变物体的体积，不能改变物体的形状。第二部分是以各个主应力与σm的差值为应力值构成的应力状态。其特点是只能改变物体的形状，而不能改变物体的体积。上一页下一页返回任务二力与变形2.应变状态

同样可以认为材料的变形是无数个单元体变形的结果，而变形又可分为两种形式。

正变形或线变形:线尺寸的伸长缩短。

切变形或角变形:单元体发生偏斜。

正变形和切变形统称“纯变形”。对于同一变形的质点，随着切取单元体的方向不同，单元体表现出来的变形数值也不同，所以同样需要引人“点的应变状态”的概念。

物体变形时单元体一般同时发生平移、转动、正变形和切变形。单元体仅作刚体位移和平移时，各点的相对位置并没有改变，因此，平移和转动本身并不代表变形，上一页下一页返回任务二力与变形只表示刚体位移。凡是产生了变形的单元体，各点的相对位置都发生了变化，而且位移的大小不同。所以，只有从单元体位置、形状和尺寸变化中除去刚体位移，才能得到纯变形。由此可见，物体的变形也就是物体内各点位移不同而造成各点相对位置发生变化的结果。

为了便于进行变形分析，特作如此假设:当取的单元体极小时，可以认为其变形是均匀变形。均匀变形时，单元体内原来的直线和平面在变形后保持不变，而且原来相互平行的直线和平面保持平行。变形的大小可用应变来表示，而应变又可分为正应变和切应变。

一点的应变状态也可以通过单元体的变形来表示，上一页下一页返回任务二力与变形与应力状态一样，当采用主轴坐标系时，单元体就只有3个主应变分量ε1、ε2、ε3，而没有切应变分量，一种应变状态只有一组主应变(如图1-21所示)。在如图1-22所示的单元体中，假设变形前的尺寸为l0、b0、t0，变形后的尺寸为ln、bn、tn。则3个方向的主应变为上一页下一页返回任务二力与变形这样求得的应变为相对主应变，相对主应变只考虑了物体变形前后尺寸的变化量，没有考虑材料的变形是一个逐渐积累的过程。

在实际变形过程中，尺寸z。是经过无穷多个中间数值而逐渐变成z的。用微积分的方法，设dl是每一变形阶段的长度增量，则总的变形程度为同理可得ε2、ε3。上一页下一页返回任务二力与变形ε1、ε2、ε3反映了物体变形的实际情况，故称为实际应变或对数应变。二为正值表示伸长变形，ε为负值则表示压缩变形。实际应变与相对应变之间的关系为塑性变形体积不变定律:塑性变形时的物体体积不变，塑性变形之前的体积等于其变形后的体积，即由体积不变定律可知:塑性变形时，3个正应变分量不可能全部都同号，且因为体积不变，有伸长就必定有压缩，所以主应变状态图只可能有3种(如图1-23所示)。

①具有一个正应变及两个负应变。

上一页下一页返回任务二力与变形②具有一个负应变及两个正应变。

③一个主应变为零，另两个应变之大小相等、符号相反。四、影响金属塑性和变形抗力的主要因素变形抗力和塑性是两个不同的概念，塑性反映材料变形的能力，变形抗力则反映材料变形的难易程度。冲压加工中的一个重要问题就是如何充分利用金属的塑性并在最小冲压力的情况下获得所需要的工件。为此有必要对影响金属的塑性和变形抗力的因素进行分析和讨论，这里仅讨论物理方面的因素。

1.金属组织

组成金属的晶格类型、化学成分、组织状态、晶粒大小、上一页下一页返回任务二力与变形形状及晶界强度等不同，金属的塑性就不同。组成金属的化学成分越复杂，对金属的塑性及变形抗力的影响越大。晶粒细化有利于提高金属的塑性，但同时也提高了金属的变形抗力。

2.变形温度

变形温度对金属和合金的塑性与变形抗力有着重要的影响。就大多数金属和合金而言，其总的趋势是:随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。但升温过程中，在某些温度区间，有些金属和合金的塑性会降低，变形抗力会提高，所以应尽量避免这些温度区间。提高变形温度的目的是，提高材料的塑性，增加材料在一次成形中所能达到的变形程度;上一页下一页返回任务二力与变形降低材料的变形抗力，提高工件的成形准确度。

3.变形速度

变形速度是指单位时间内应变的变化量。

变形速度增大，单位时间内的应变量增加，金属的真实流动应力将提高，且由于没有足够的时间完成塑性变形而使断裂提前，故金属的变形抗力提高，塑性降低4.尺寸因素

同一种材料，在其他条件相同时，尺寸越大，其组织和化学成分越不一致，杂质成分及分布越不均匀，应力分布越不均匀，塑性越差。

5.应力状态

上一页下一页返回任务二力与变形应力状态对金属的塑性有很大的影响，其规律是压应力的数量及数值越大和拉应力的数量和数值越小，金属的塑性越好。因为在变形过程中，压应力可以阻止材料内部微裂纹的扩展，使材料在发生破坏前可以产生较大的塑性变形。而拉应力则促使材料内部微裂纹的扩展，使材料在发生破坏前只能产生较小的塑性变形。

应力状态对金属的变形抗力有很大的影响，同号主应力引起变形所需的变形抗力大于异号主应力引起变形所需的变形抗力。五、塑性变形时应力与应变的关系1.塑性条件(又称屈服条件)上一页下一页返回任务二力与变形质点处于单向应力状态下，只要单向应力达到屈服极限，该质点即由弹性变形状态进入塑性变形状态。而在多向应力状态下，则不能仅仅用某一个应力数值与屈服极限的大小关系来判断质点是否进入塑性变形状态，必须同时考虑其他应力分量，而且只有当各应力分量之间符合一定条件时，质点才进入塑性变形状态。

塑性条件:决定受力物体内质点由弹性变形状态向塑性变形状态过渡的条件。

密塞斯(Miser)的常数形变能量理沦:在一定的变形条件下，无沦变形物体内的质点所处的应力状态如何，只要该质点3个主应力的组合满足以下的条件，物体便开始屈服。上一页下一页返回任务二力与变形密塞斯屈服条件的物理意义是:当物体质点内的单位体积的弹性形变能量达到临界值时，质点就进入塑性变形状态。

2.塑性变形时应力与应变的关系

弹性变形时，其变形是可以恢复的，变形过程是可逆的，与变形物体的加载过程无关，应力和应变之间的关系是线性的并可以通过广义虎克定律来表示。但是，当外载荷所引起的应力分量满足塑性条件时，物体就由弹性变形阶段进入塑性变形阶段。应力和应变的关系是非线性的、不可逆的，应力和应变分量之间均不能简单叠加。但在简单加载过程中只能加载，不能卸载，上一页下一页返回任务二力与变形应力分量之间按一定的比例增加，应力主轴的方向将固定不变时，塑性变形的每一时刻，主应力与主应变存在下列关系此常数只与材料的性质和变形程度有关，而与变形物体所处的应力状态无关。上述塑性变形时的物理方程为全应变理沦，是在简单加载的条件下建立的，一般用来研究小变形问题。但对冲压成形时的加载过程且主轴方向变化不大时，也可以应用。为此可利用式(1-18)对冲压成形时，对材料中某些特定的、有代表性位置上金属的变形和应力的性质作出以下大致的定性分析:上一页下一页返回任务二力与变形(1)判断某个方向的主应变是伸长还是缩短，并不是看该方向受拉应力还是受压应力，因为受拉不一定伸长，受压不一定缩短。而应该看该方向的应力值与平均主应力σm的差值，差值为正，则为拉应变;差值为负，则为压应变。

(2)当σ1=σ2=σ3=σm;时，由ε1+ε2+ε3=0可知，材料受三向等拉或等压的应力状态作用时，材料不会产生任何塑性变形，仅有物体体积的弹性变形。三向等压应力又称为静水压力。

(3)主应力和主应变的作用方向是一致的，且3个主应力分量与3个主应变分量代数值的大小秩序互相对应。如主应力的秩序为σ1≥σ2≥σ3，则主应变的秩序也应为ε1≥ε2≥ε3。上一页下一页返回任务二力与变形(4)材料受单向拉应力作用，

时,由式(1-18)可知，.说明单向受拉时，在拉应力作用方向上为伸长变形，而在其余两个方向上则产生压缩变形，且伸长变形为每一个压缩变形的2倍，如翻孔变形。(5)材料受单向压应力作用，

时，,由式(1-18)可知，

。说明单向受压时，在压应力作用方向上为压缩变形，而其余两个方向上则产生伸长变形，且压缩变形为每一个伸长变形的2倍，如缩口、拉深变形。

(6)材料受二向等拉的平面应力作用，即

时，由式(1-18)可知，

上一页下一页返回任务二力与变形说明当材料受二向等拉的平面应力作用时，在2个拉应力作用方向上为伸长变形，其值相等，而在另一个没有主应力作用的方向上为压缩变形，其值为每一个伸长变形的2倍。平板材料胀形时的中心部位就属于这种变形。

(6)材料受二向等拉的平面应力作用，即时，由式(1-18)可知，ε1=ε2=-ε3/2,说明当材料受二向等拉的平面应力作用时，在2个拉应力作用方向上为伸长变形，其值相等，而在另一个没有主应力作用的方向上为压缩变形，其值为每一个伸长变形的2倍。平板材料胀形时的中心部位就属于这种变形。

(7)由式(1-18)可知，当σ2-σm=0时，必然有σ2=0，上一页下一页返回任务二力与变形由于ε1+ε2+ε3=0,ε3=0,ε1=-ε3，即在主应力等于平均应力的方向上不产生塑性变形，而另外两个方向上的塑性变形在数量上相等，方向相反。(8)当材料受三向拉应力作用，且σ1>σ2>σ3>0，则在最大拉应力σ1，的方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力σ3的方向上的变形一定是压缩变形;当材料受三向压应力作用，且0>σ1>σ2>σ3，则在最小应力σ3(绝对值最大)的方向上的变形一定是压缩变形，在最大应力σ1(绝对值最小)的方向上的变形一定是拉伸变形。六、材料的冲压成形性能

1.材料的冲压成形性能

上一页下一页返回任务二力与变形冲压成形性能:板料对冲压成形工艺的适应能力。

板料的冲压成形性能是一个综合性的概念，包括成形极限和成形质量两个方面。

成形极限:指板料在发生失稳前所能达到的最大变形程度。板料在成形过程中可能出现两种失稳现象。拉伸失稳:即在拉应力作用下局部出现颈缩或拉裂。

压缩失稳:即在压应力作用下起皱。

对于不同的成形工序，成形极限是采用不同的极限变形系数来表示的。

在变形材料的内部，凡是受到过大拉应力作用的区域，就会使材料局部严重变薄，上一页下一页返回任务二力与变形甚至拉裂而使冲件报废;凡是受到过大压应力作用的区域，若超过了临界应力就会使材料失稳而起皱。

成形质量:指尺寸和形状精度、厚度变化、表面质量及成形后材料的力学性能等。

影响形状和尺寸精度的主要因素是回弹与畸变，因为在塑性变形过程总包含着一定的弹性变形，卸载后或多或少会出现回弹现象，使得尺寸和形状的精度降低。

影响厚度变化的主要原因是冲压成形伴随有伸长或压缩变形，由塑性变形体积不变定律可知，势必导致厚度变化。

影响表面质量的主要因素是由于冲模间隙不合理或不均匀、模具表面粗糙以及材料茹附模具在冲压过程所造成的擦伤。上一页下一页返回任务二力与变形2.板料的冲压成形性能指标

图1-24所示为对3种不同材料进行单向拉伸试验获得的拉伸曲线。通过单向试验可以得到以下力学性能指标。

总伸长率δ:试样破坏时的伸长率。

均匀伸长率δb:试样开始产生局部变形时的伸长率。

均匀伸长率δb表示材料产生均匀或稳定的塑性变形的能力，直接决定材料在伸长类变形中的冲压成形性能。如图1-24所示，此时的δb中包含有弹性变形δT，如果外力取消后，则弹性变形发生回复，而塑性变形保留下来，得到相应的δs(δs=δb-δT)。

屈强比σs/σb：屈服极限σs与强度极限σb之比。

上一页下一页返回任务二力与变形屈服极限σs小，材料容易屈服，则变形抗力小，产生相同变形所需的变形力就小。压缩变形时，因屈服极限σ小容易变形而不易出现起皱。

屈强比σs/σb小，说明σs小而σb大，即容易产生塑性变形而不易产生拉裂;拉深变形时，屈强比σs/σb小，即变形抗力小而强度高，变形区的材料易于变形而不易起皱，传力区的材料又有较高强度而不易拉裂，有利于提高拉深变形的变形程度，如图1-24所示。

屈服极限与弹性模量的比值σs/E小，弯曲变形时的回弹变形小，如图1-24所示，σs1/E1<σs3/E3，曲线1的弹性变形δT1比曲线3的弹性变形δT3要小，故外力去除后，上一页下一页返回任务二力与变形回弹要小。

硬化指数n:表示材料在塑性变形时加工硬化的强度。

n大时，说明材料在变形过程中的加工硬化现象严重，真实应力增加过大。但这一点在拉伸变形过程中比较有利，因为变形总是遵循阻力最小定律。开始阶段，变形产生加工硬化使变形抗力提高，按最小阻力定律，变形区就不断转移，即变形不是集中在某一局部进行，其结果在宏观上表现为均匀变形，长度均匀伸长，断面尺寸均匀减小。但根据材料的硬化特性，材料的加工硬化随变形程度的增加而逐渐减弱，当变形进行到一定时刻，硬化效应与断面减小对承载能力的影响刚好相等时，变形便不能转移，上一页下一页返回任务二力与变形于是变形开始集中在某一局部进行，形成缩颈，直至拉断。因此当n大时，材料加工硬化严重，硬化使材料的强度得到提高，制止了局部集中变形的进一步发展，可以扩大均匀变形区，增大极限变形程度。

板厚方向系数γ:是指板料试样在单向拉伸时，宽度方向和厚度方向应变之比(又称塑性应变比)。Y值的大小反映了板料平面方向和厚度方向变形的难易程度。

γ值越大，则板料平面方向变形越容易，而厚度方向变形越困难。这对拉深变形过程极为有利，因为在拉深变形过程中，通常希望板料平面方向容易变形而不出现起皱，板厚方向变形困难而避免变薄甚至拉裂，上一页下一页返回任务二力与变形这样就可以提高拉深变形时的变形程度。任务实施实验目的

(1)观察试件受力和变形之间的相互关系。

(2)观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。

(3)测定低碳钢和铸铁的强度指标(σs、σb)和塑性指标(δ、Ψ)(4)比较低碳钢、铸铁的拉伸力学性能，并绘制拉伸时的F-△L曲线。上一页下一页返回任务二力与变形二、实验设备(1)WE-60型微机控制电子万能试验机。(2)游标卡尺。三、实验材料实验所用试件如图1-14所示。在拉力试验机上进行拉伸，利用自动记录仪记录实验结果，并绘