第1章 变形理论基础 冲压模具设计2-3

第1章 冲压变形理论基础
金属的应力-应变图 1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
第1章 冲压变形理论基础
硬化曲线
第1章 冲压变形理论基础
冲压成形区划分举例
变形区A 非变形区
已变形区B 待变形区C 不变形区C
当非变形区受力时，叫传力区
图1.9 冲压成形时毛坯各区划分举例
第1章 冲压变形理论基础
变形趋向性对冲压工艺和影响
是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第1章 冲压变形理论基础 几点结论P19：
（1）某方向б=0，其应变不一定为零（单拉）； （2）某方向ε =0，其应力不一定为零（平面变形） （3）若两个应力分量б1＝б2，则对应有ε1＝ε2。 （4）某方向变形是伸长或缩短，有偏应力决定；（5）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； （6）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。
第二章 冲压变形理论基础
复习上次课内容
冲压工序如何分类？ 冲压工件常用材料？ 冲压模具常用材料及其热处理？ 如何选择冲压设备？
第1章 冲压变形理论基础
1.1
金属塑性变形概述
1.2 影响塑性变形抗力的主要因素 1.3 金属塑性变形的基本规律
1.4 冷冲压材料及其冲压成形性能
第1章 冲压变形理论基础
第1章 冲压变形理论基础
变形趋向控制： 1．改变毛坯形状与尺寸 2．改变模具工作部分的几何形状与尺寸 3．改变毛坯和模具间的摩擦阻力 4．改变毛坯局部区域的温度
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方板拉深试验——最小阻力定律试验
第1章 冲压变形理论基础
1.4 冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能： 材料对各种冲压加工方法的适应能力。
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
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4．最小阻力定律（续）
控制变形的趋向性：开流 和 限流
措施：（1）材料本身的特性
（2）板料的应力状态 冲压工序的性质 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。
L0
F0 Fk 100%
F0
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1.2 影响塑性变形抗力的主要因素
一、影响金属塑性的因素
1、内部的： 晶格类型、化学成分、金相组织。
2、外部的： 变形温度、变形速度和变形方式（即变
形时的应力、应变状态）。
第1章 冲压变形理论基础
二、塑性力学基础
1．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 。
第1章 冲压变形理论基础
点的应力状态 a）任意坐标系 b）主轴坐标系
第1章 冲压变形理论基础
3种主应变状态图
第1章 冲压变形理论基础
9种主应力状态图
第1章 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
2．金属的屈服条件 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）
图1.10 环形毛坯的变形趋向
第1章 冲压变形理论基础
变形趋向性及其控制
一、冲压变形趋向
1、有多个部位变形的 可能时，阻力最 小的部位先变形：弱区先变形，变形区 为弱区；
2、变形区有两个以上的变形方式时，需 最小变形力的变形方式首先实现。
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二、冲压变形趋向的控制 1、合理确定初始毛胚和 中间毛胚的尺寸； 2、改变模具工作部分的几何形状和尺寸； 3、改变毛胚与模具接触面的摩擦力； 4、采用局部加热和深冷的办法；
第1章 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律 1．硬化规律： 加工硬化 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性
硬化曲线：
实际应力曲线或真实应力曲线表示硬化 规律。
可近似用指数曲线表示。 σ =Aε n
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2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象
反载软化曲线
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四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
3．体积不变条件 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可 一般认为金属材料在塑性变形时体积不
变，可证明：
ε 1 +ε 2 + ε 3 = 0
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4．最小阻力定律
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。
1.1、金属塑性变形基本概念
强度：力的概念，指标越高，产生相同变形量的力就越大；
刚度：抵抗失稳的能力，指标越高，抵抗能力就越大。
变形：弹性变形、塑性变形。
塑性：表示材料塑性变形能力。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的能力。
塑性指标：常用塑性指标为延伸
率δ 和断面收缩率ψ 。
Lk L0 100%
冲压加工的依据。
成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好
便于冲压加工 成形极限高
冲压成形性能是一个综合性的概念 成形质量好
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抗破裂性：成形极限来衡量；评定冲压成形性的主要指标 贴模性： 内皱、翘曲、塌陷、鼓起等； 定形性：回弹 2．冲压成形性能的试验方法：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。
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五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
4．冲压材料 （1）对冲压材料的要求
a．对冲压成形性能的要求 b．对材料厚度公差的要求 c．对表面质量的要求 （2）常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料
第1章 冲压变形理论基础
第1章 冲压变形理论基础
第1章 冲压变形理论基础
① 拉深：当比值都较时）， D0/d凸<1.5～2，d0/d凸<0.15
②翻边：当比值都较大时 D0/d凸>2.5，d0/d凸>0.2～0.3
③ 胀形：当比值同时如下时 D0/d凸（较大）>2.5， d0/d凸（较小）<0.15
应力——正应力、剪应力 应力状态：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。 主应力状态 塑性变形可能出现九种主应力状态。
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。
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 =σ S 一般应力状态：σ 1-σ 3=β σ S
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三、塑性力Βιβλιοθήκη Baidu基础（续）
3．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