材料性能参数与冲压成形性
常用冲压材料介绍
上一页
上一章
下一页
下一章
返回首页
3.7、SPCE——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。 需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。
冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4， 1/2硬为2，硬为1。
表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精 轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的 冷轧碳素薄板。
A1100-H14 A1050-H14
铝
A1050P-H14 A5005-H34
50 23.7 27.9 45.3
42 58 12.8 11.9 12.3 16
33
66
5.8
24
10.4
37
49.6
－
25
60
49
84
11.7
91
11
92
11.5
93
14.6
91
上一页
上一章
下一页
下一章
延伸率
(%)
27 以上 30 以上 31 以上
3.3﹑SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带。
3.4、SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带。
3.5、SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中 第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。
3.6、SPCD——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳 素结构钢。
④﹑塑性应变比（r）
它是表示板材各向异性性能的参数。由于板材在制造过程中要经历轧制与退火等工艺，结果使 板材形成结晶方位趋于一致的织构组织，在宏观上表现为各向异性，即在不同的方向上板材的性能 有一定的差异。在生产中用r值来表示板材的各向异性，其值等于对数应变表示的宽度应变b与厚度 方向应变t之比，即: r=b/t=ln(b/b0)/ln(t/t0)
板料机械性能指标与板料冲压性能的联系
板料机械性能指标与冲压性能的联系板料机械性能指标与板料冲压性能有密切联系。
一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；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。
表1 常用钣金材料机械性能指标1、强度极限Rm和屈服强度Re它们是决定板料变形抗力的基本指标，强度极限和屈服极限越高，则抗变形能力越大，因而冲压时板料所经受的应力也越大。
对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当Re低时，为了消除工件的松弛等缺陷和为使工件的尺寸得到固定（指卸载过程中尺寸的变化小）所必需的拉力也小。
这时由于成形所必需的拉力与板料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。
弯曲件所用板料的Re低时，卸载后回弹小，有利于提高弯曲件的准确度。
2、屈强比Re/Rs小的屈强比几乎对所有的冲压成形都有利。
对压缩为主的变形，如在拉伸时，材料的Re小，则变形区中的切向压应力较小，材料起皱的趋势小。
因此，防止起皱的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。
例如，65Mn的Re/Rs=0.63，其极限拉伸因数m=0.68～0.70；而低碳钢的Re/Rs=0.57，其极限拉伸因数m=0.48～0.50。
3、均匀延伸率RpRp表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能力，而一般冲压成形都是在版聊的均匀变形范围内进行的，故Rp直接影响板料在以伸长为主的变形的冲压性能，如翻边因数、扩口因数、最小弯曲半径、胀形因数等。
它们均用Rp间接的表示其极限变形程度。
此外，杯突试验值与Rp成正比例关系，因此具有很大的胀形成分的复杂曲面拉伸件要求采用具有较高的Rp值得钢板。
Rp是在拉伸试验中试样开始产生局部集中变形（细颈时）的延伸率，称为均匀延伸率。
而Rt叫规定总延伸强度，它是在拉伸试验中试样破坏时的延伸率。
4、硬化指标nn值的大小，表示在塑性变形过程中材料硬化的程度。
n值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力的增加要大。
关键机械性能参数对冲压成型的影响
压缩失稳
拉伸失稳
13
关键机械性能参数对冲压成型的影响
冲压成形分类： 伸长类变形：当作用于变形区的拉应力绝对值最大时，在这一方向上的变形一定是伸长变 形，称这种冲压变形为伸长类变形； 压缩类变形：当作用于变形区的压应力绝对值最大时，在这一方向上的变形一定是压缩变 形，称这种冲压变形为压缩类变形；
关键机械性能参数对冷冲压成形的影响
1
关键机械性能参数对冲压成型的影响
冷冲压成形是否稳定，材料性能起决定性作用。据不完全统计，冲压生产中，60%左右的质 量波动由材料性能波动导致，部分零件（近30%）对材料性能变化敏感。
2
关键机械性能参数对冲压成型的影响
板料轧制方向定义：
3
关键机械性能参数对冲压成型的影响
10
关键机械性能参数对冲压成型的影响
r值： 学名：塑性应变比，也称厚向异性系数。r值是评价金属薄板深冲性能的重要参数，反映金 属薄板在某平面内承受拉力或压力时，抵抗变薄或变厚的能力。r值一般上是越大越好。钢 板有长宽和厚度上的尺寸，在冲压变形过程中金属是像水一样流动的，r值高，意味着在变 形过程中，金属在长/宽尺度（平面）上的流动优先于厚度上的流动。这样在大变形量的地 方不会减薄很厉害，也就不容易减薄开裂。
材料机械性能综述： 金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。 金属材料的机械性能是零件设计和选材时的主要依据，外加载荷性质不同（例如拉伸、压 缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。 对汽车覆盖件冷冲压成形来讲，屈服强度Rp、抗拉强度Rm、断后延伸率（总延伸率）A80、 均匀延伸率Ag、n值、r值等是影响成形质量的关键要素，而成形质量的好坏，往往是多个 性能要素综合作用的结果。
影响冲压成型的因素
影响冲压成型的因素
影响冲压成型的因素有很多，主要包括以下几个方面：
1. 材料特性：材料的强度、塑性和韧性等物理性质对冲压成型有重要影响。
不同材料的成型性能不同，需要根据材料的特性选择合适的冲压工艺。
2. 零件设计：零件的形状、尺寸和壁厚等设计参数直接影响到冲压的可行性和成功率。
合理的零件设计可以提高冲压件的质量和生产效率。
3. 缺陷和变形：冲压过程中可能发生的缺陷和变形现象，如扭曲、撕裂和起皱等，会对成形件的质量和尺寸稳定性产生影响。
应注意减少和控制这些问题。
4. 冲压工艺参数：冲压工艺参数，如冲头尺寸、冲头形状、冲头速度和冲头力等，直接影响到成形件的质量和生产效率。
正确选择和调整冲压工艺参数是确保成功冲压的关键。
5. 润滑剂：润滑剂在冲压过程中起到润滑、降低摩擦和冷却等作用。
不同润滑剂的性能差异对成形件的质量和表面光洁度有直接影响。
6. 设备和模具：冲压设备和模具的精度和稳定性对成形件的质量和尺寸控制至关重要。
设备和模具应具备足够的刚性和精度，以确保冲压过程的稳定性和可靠性。
冲压成形cae标准
冲压成形cae标准冲压成形是一种常用的金属加工方式，广泛应用于汽车制造、电子产品制造等领域。
为了保证产品的质量和生产效率，冲压成形需要进行CAE（计算机辅助工程）分析和模拟。
下面将介绍冲压成形CAE的标准和流程。
冲压成形CAE标准的制定是为了规范冲压成形过程中的各种参数和要求，以确保产品的质量和稳定性。
常见的冲压成形CAE标准包括以下几个方面：1.材料力学性能标准：材料的力学性能对冲压过程和成形结果有着重要影响。
冲压成形CAE分析需要使用准确的材料力学性能数据进行模拟。
因此，冲压成形CAE标准要求在实验室中进行材料的力学性能测试，并提供准确的力学性能数据。
2.模具设计标准：模具的设计对冲压成形的结果有着重要的影响。
冲压成形CAE分析需要使用准确的模具设计参数进行模拟。
因此，冲压成形CAE标准要求模具设计符合一定的几何要求，并提供准确的模具设计参数。
3.工艺参数标准：冲压成形过程中的工艺参数对成形结果和产品质量有着重要的影响。
冲压成形CAE分析需要使用准确的工艺参数进行模拟。
因此，冲压成形CAE标准要求工艺参数的选择符合一定的规范，并提供准确的工艺参数数据。
冲压成形CAE的流程大致如下：1.准备工作：确定需要进行冲压成形CAE分析的零件和工艺参数。
收集并整理材料的力学性能数据和模具设计参数。
2.建模：使用计算机辅助设计（CAD）软件对需要进行冲压成形CAE分析的零件进行建模。
根据模具设计要求，进行相应的模具设计。
3.材料建模：使用CAE软件对材料的力学性能进行建模。
根据准确的材料力学性能数据，进行相应的材料建模。
4.工艺建模：使用CAE软件对冲压工艺进行建模。
根据准确的工艺参数数据，进行相应的工艺建模。
5.分析和模拟：使用CAE软件对冲压成形过程进行分析和模拟。
根据材料建模和工艺建模的结果，进行相应的分析和模拟。
通过调整参数和优化设计，得到最佳的成形结果。
6.评估和验证：根据分析和模拟的结果，评估冲压成形的效果和质量。
冲压成形的基本理论
第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
三、冲裁件断面的形状 冲裁件断面可以分成明显(míngxiǎn)的四部
分：塌 角，光亮带，断裂带和毛刺。 塌角：也称为圆角带。 光亮带b：也称为剪切面。 断裂带c：也称为撕裂带。 毛刺d：也称为披峰。
精品资料
第一章 冲压(chòngyā)成形的 基本理论
精品资料
第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
右图为一套简易的拉深模，我们通过 (tōngguò)此动画更加形象深刻地认识
拉深模具，看清模具是如何运作。
精品资料
第一章 冲压成形的基本(jīběn) 理论
1.1.2 冲裁变形分析 一、冲裁变形过程
（一）弹性(tánxìng)变形阶段 （二）塑性变形阶段 （三）断列分离阶段
屈服比 (%)
延伸率 (%)
73
27 以 上
71
30 以 上
69
31 以 上
67
45
61
46
57
47
74
18
77
12
75
9
60
-
71
-
78
-
44
-
66
-
24
-
37
-
－
2 1 .6
60
4 7 .0
84
3 5 .6
91
1 2 .8
92
7 .8
93
1 3 .8
9 1 精品资料 2 . 2
加工硬化 值n
0.2 -
加工硬化系数之高低意味著什么现象呢？
n值高的材料会发生下列的行为: (1) 继续进行加工会造成材料硬化、伸长量减少而使加工不易。 (2) 继续进行加工将会抑制局部变形，得到一致的变形。
冲压工艺及模具设计经典教材-冲压工艺及模具设计-第2章冲压成形的特点
即在拉应力的方向上的应变是正的，是伸长变形。
由于r 0, ，当 r 时，r 0；单向压应力状态( r 0
)时，有 r / 2 0。 这种应力和变形状态处于冲压应力图中的EOF范围(见图2.2)， 在冲压变形图中处于MOL范围(见图2.3)。
在冲压变形图中处于GOE范围(见图2.3)。
2. r 0 ， t 0时的应力状态 当 r 0 ， t 0时，由式(2.2)可知 2 r 0 ，所以一定要 0 。这表明，对于两向压应力作用的平面应力状态，如果 绝对值最大的应力是 ，0 则在这个方向上的应变一定是负的， 是压缩变形。
一般的简单拉伸完全一致。
上述两种冲压变形情况，两个应力的性质与比值范围以
及它们引起的变形都是一样的，仅仅是最大应力的方向不同。
因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是完全相同的。
2.3.2 两向压应力
冲压毛坯变形区受两向压应力的作用时，变形也可分两种情况
1.
r 当
r
0，0，tt
t 0 和 r 0 ， t 0。
1. r 0， t 0 时的应力状态
当 r 0 ， t 0 按全量理论可以写出如下应力与应变的关
系
r t k
r m m t m
(2.1)
式中：r ， ，t ——分别是轴对称冲压成形时的经向、纬向
2.1 冲压成形的特点
冲压成形主要具有如下特点： (1) 平面应力状态多 由于冲压成形板料毛坯的尺寸特点，模具 对毛坯的作用力一般作用于板料的表面，产生数值不大且垂直 于板面方向的单位压力，但此单位压力已足以产生使板材塑性 变形的内应力。由于垂直于板面方向上的单位压力数值远小于 板面方向上的内应力，因此大多数的冲压变形都可以近似作为 平面应力状态处理。 (2) 伸长类变形多 相对于板面尺寸，冲压毛坯的厚度很小，压 应力作用下的抗失稳能力也很差，在没有抗失稳装置(如压边圈 等)的约束作用下较难顺利地冲压成形，因此在各种冲压成形方 法中，以拉应力作用为主的伸长类冲压成形多于以压应力为主 的压缩类成形。 (3) 静水压力影响小 在体积成形(如模锻、挤压等)时，毛坯的 内应力有时可能超过其屈服应力许多倍，不可忽视变形区应力 状态中的静水压力(即应力球张量)对成形极限和变形抗力的影 响。而板料冲压成形时，毛坯中的内应力数值接近或等于材料
cae冲压材料参数说明
CAE冲压材料参数说明1. 引言冲压工艺是制造业中常用的成形工艺之一，决定了产品的质量和成本。
而为了能够对冲压工艺进行精确的模拟和分析，CAE技术的应用变得非常重要。
本文将详细探讨冲压材料参数在CAE分析中的重要性和使用方法。
2. 冲压材料参数概述冲压材料参数是指材料在冲压过程中所表现出的特性和性能参数。
这些参数对于冲压成形的模拟和分析具有重要的影响，正确的材料参数能够提供准确的成形力学行为和变形预测，有效指导冲压工艺的优化和改进。
3. 材料的应力应变曲线材料的应力应变曲线是冲压过程中最基础的材料参数之一。
它描述了材料在受到外力时的应力和应变关系，可以用来理解材料的屈服强度、塑性行为和变形能力。
在CAE分析中，应力应变曲线常被用来模拟材料的流动行为和变形预测。
材料的应力应变曲线一般由不同的试验方法获得，常见的有拉伸试验、压缩试验和剪切试验等。
通过试验得到的应力应变曲线可以被用于模拟不同的冲压工艺，例如计算屈服限制、判断材料断裂点等。
应力应变曲线试验步骤： 1. 准备试样，根据不同需求选择相应形状和尺寸的试样。
2. 将试样固定在试验机上，确保试样在试验过程中不滑动和变形。
3. 施加外力，引起试样的变形。
4. 记录外力和试样变形的关系数据。
5. 根据数据绘制应力应变曲线。
根据应力应变曲线可以得到材料的屈服强度、极限强度、延伸率、断裂强度等参数，这对冲压模拟和分析非常重要。
4. 材料的流动应力模型材料的流动应力模型是描述材料的流动行为的数学模型，通常用来预测材料在冲压过程中的变形行为。
常见的流动应力模型有静平衡模型、动平衡模型和本构模型等。
静平衡模型是一种简化模型，适用于材料的流动应力为常数的情况。
在冲压中，常常使用的是动平衡模型和本构模型。
动平衡模型考虑了材料的塑性流动和弹性回复过程，可以更加真实地模拟材料的变形行为。
本构模型是对材料的流动应力与应变关系进行数学表达，常见的本构模型有希尔曼-索博诺夫模型、普士卡耶维奇模型和约克-成形方程式等。
冲压材料性能要求
结果使板材形成结晶方位趋于一致的结构组织， 在宏观上表现为各向异性，即在不同的方向上板 材的性能有一定的差异。 r值越大，拉伸性能越好。其值等于应变宽度与应 变厚度之比。
对冲压材料的要求还有：
①厚度精确、均匀。冲压用模具精密、间隙小， 板料厚度过大会增加变形力，并造成卡料，甚至 将凹模胀裂；板料过薄会影响成品质量，在拉深 时甚至出现拉裂。
一般以含碳量≤0.25%及抗拉强度小于 650N/mm2的材料为主。
冲压对金属材料的冲压性能要求：
（1）具有良好的机械性能及较大的变形抗力 金属材料的机械性能是指抗拉强度、屈服强
度、延伸率、硬度、塑性、应变比等。 （2）具有理想的金相组织结构
金相组织是材料的微观质量特征。它的主要 标志是：渗碳体或碳化物的球化程度。
（3）冷挤压模材料的要求 要求模具工作零件具有高的强度和硬度、
高的耐磨性，为避免冲击折断，还要求具 有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的 升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和 热硬性。
（二）冲压模具材料的种类及特性
1、碳素工具钢 2、低合金工具钢 3、高碳高铬工具钢 4、高碳中铬工具钢 5、高速钢 6、基体钢 7、硬质合金和钢结硬质合金
还有铝及铝合金，常用的牌号有L2、L3、 LF21、LY12等，有较好塑性，变形抗力小 且轻。
材料名称
牌号
材料状态
电工用纯铁 DT1、DT2、
C<0.025
DT3
Q195
普通碳素钢 Q235
Q275
已退火 未退火
08优质碳素结来自10已退火构钢
20
45
65Mn
已退火
不锈钢
1Cr13
已退火
不锈钢冲压性能与工艺简介
冲压用材料应具备的基本性能条件
①材料应具有良好的塑性，即要有较高的延伸率和断面收缩率， 较低的屈服点和较高的抗拉强度。这样在变形工序中，其允许的 变形程度大，允许的变形力小，可以减少工序以及中间退火的次 数，或者根本不需要中间退火。有利于冲压工艺的稳定性和变形 的均匀性。 ②材料应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态。表面状态好的材 料加工时不容易破裂，不容易擦伤模具，制品表面状态好。 ③材料的厚度公差应符合国家的标准。因为一定的模具间隙适应 一定厚度的材料，材料的厚度公差太大，不仅会影响制品质量， 还可导致产生废品和损伤模具。
7．应变硬化指数（n）
应变硬化指数即通常说的n值，表示材料具有冷作过程 硬化现象，与材料的冲压成形性能十分密切。应变硬 化指数大，不仅能提高板料的局部应变能力，而且能 使应变分布趋于均匀化，提高板料成形时的总体成形 极限。
各钢种的加工硬化趋势
各钢种的加工硬化趋势
加工硬化现象的影响
从上面的几个钢种的加工硬化曲线也可以看出，由 于加工硬化现象的存在，金属在塑性变形中，会使 金属的强度指标，如屈服点、硬度等提高，塑性指 标如延伸率降低的现象，即材料的冷作硬化现象。 材料的冷作硬化现象会使材料的塑性指标急剧下降， 阻碍着材料的进一步变形，引起制品破裂。因此在 冲压加工过程中，必须采取有效措施如采取中间退 火工序以消除由于冷作硬化现象给冲压工艺带来的 不利影响。
形工艺。
拉深成形工艺
拉深是利用专用 模具将冲裁或剪 裁后所得到的平 板坯料制成开口 的空心件的一种 冲压工艺方法。 其特点是板料在 凸模的带动下， 可以向凹模内流 动，即依靠材料 的流动性和延伸 率成形
胀形成形工艺
胀形是利用模 具强迫板料厚 度减薄和表面 积增大，以获 取零件几何形 状的冲压加工 方法。特点是 板料被压边圈 压死，不能向 凹模内流动， 完全依靠材料 本身的延伸率 成形
冲压成形性能
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
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： 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。
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续） 几点讨论结论 （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。
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。 这种变化规律可近属塑性变形的一些基本规律（续）
2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象
反载软化曲线
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
材料的冲压性能好 成形极限高 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
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
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。
冲压成形工艺的工件变形分析
冲压成形工艺的工件变形分析冲压成形工艺是一种常见的金属成形工艺，广泛应用于汽车、电子、航空等各个领域。
在冲压成形过程中，金属材料受到外力的作用，在模具的约束下发生塑性变形，从而得到所需形状的工件。
然而，在实际应用中，冲压过程中的工件变形问题经常会引起生产线上的不一致性和市场质量问题。
因此，对冲压成形工艺的工件变形进行分析和优化对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
首先，冲压成形工艺的工件变形受到材料的性能特点和模具的约束力的影响。
金属材料的应力—应变特性决定了其在冲压过程中的变形行为。
对于常见的冷轧、热轧金属材料来说，其应力—应变曲线呈现出线性和非线性两个阶段。
在线性阶段，应力与应变呈线性关系，材料的弹性变形起主导作用；而在非线性阶段，应力增加速度减缓，材料开始发生塑性变形。
与此同时，模具的约束力也是影响工件变形的重要因素。
模具的强度、形状和尺寸等参数会直接影响到工件的变形程度和成形质量。
因此，在工艺设计中，需要充分考虑材料的物理特性和模具的设计要求，以保证工件成形的一致性和稳定性。
其次，冲压成形工艺中的工件变形分析需要考虑到材料的应力状态和应变分布。
在冲压过程中，材料受到外力作用，内部会产生应力和应变。
应力和应变的分布情况直接决定了工件的变形形态。
通过数值计算、有限元分析等手段可以模拟和预测工件变形过程中的应力和应变状态，从而得到工件的变形特点和成形结果。
同时，工件的变形也会受到材料的流变性质的影响。
金属材料的流变曲线可以表征其在冲压过程中的塑性变形特性，通过对材料的性能参数进行测试和分析，可以更加准确地掌握工件变形的规律。
最后，冲压成形工艺的工件变形分析还需要考虑到工艺参数的优化和控制。
在冲压成形工艺中，包括冲头速度、冲头力度、冲凸模间隙等参数的设置都会对工件变形产生影响。
合理设置这些参数可以控制工件的变形程度和形状，进而提高产品的质量和生产效率。
例如，调节冲头速度可以改变金属材料的形变速率，从而影响工件的塑性变形和回弹量。
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板料的冲压成形性能板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。
具体地说，就是指能否用简便地工艺方法，高效率地用坯料生产出优质冲压件。
冲压成形性能是个综合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有两个主要方面：一方面是成形极限，希望尽可能减少成形工序；另一方面是要保证冲压件质量符合设计要求。
下面分别讨论。
(一)成形极限在冲压成形中，材料的最大变形极限称为成形极限。
对不同的成形工序，成形极限应采用不同的极限变形系数来表示。
例如弯曲工序的最小相对弯曲半径、拉深工序的极限拉深系数等等。
这些极限变形系数可以在各种冲压手册中查到，也可通过实验求得。
依据什么来确定极限变形系数呢？这要看影响成形过程正常进行的因素是哪些。
冲压成形时外力可以直接作用在毛坯的变形区（例如胀形），也可以通过非变形区，包括已变形区（例如拉深）和待变形区（例如缩口、扩口等），将变形力传给变形区。
因此，影响成形过程正常进行的因素，可能发生在变形区，也可能发生在非变形区。
归纳起来，大致有下述几种情况：1.属于变形区的问题伸长类变形一般是因为拉应力过大，材料过度变薄，局部失稳而产生断裂，如胀形、翻孔、扩口和弯曲外区等的拉裂。
压缩类变形一般是因为压应力过大，超过了板材的临界应力，使板材丧失稳定性而产生起皱，如缩口、无压边圈拉深等的起皱。
2.属于非变形区的问题传力区承载能力不够：非变形区作为传力区时，往往由于变形力超过了该传力区的承载能力而使变形过程无法继续进行。
也分为两种情况：1)拉裂或过度变薄；例如拉深是利用已变形区作为拉力的传力区，若变形力超过已变形区的抗拉能力，就会在该区内发生拉裂或局部严重变薄而使工件报废。
2)失稳或塑性镦粗：例如扩口和缩口工序是利用待变形区作为压力的传力区，若变形力超过了管坯的承载能力，待变形区就会因失稳而压屈，或者发生塑性镦粗变形。
非传力区在内应力作用下破坏：非变形区不是传力区时，由于变形过程中金属流动的不均匀性，也可能产生过大的内应力而使之破坏。
冲压材料的选择对冲压工艺的影响
冲压材料的选择对冲压工艺的影响1. 引言1.1 冲压工艺的重要性冲压工艺的重要性主要体现在以下几个方面：冲压工艺可以实现批量生产，大大提高生产效率，降低生产成本。
冲压工艺能够实现复杂形状的加工，满足不同产品对形状和尺寸的要求。
冲压工艺可以保证产品的一致性和稳定性，确保产品的质量稳定可靠。
冲压工艺还可以实现自动化生产，减少人工操作，提高生产效率和安全性。
冲压工艺在现代制造业中具有重要地位，对产品质量、生产效率以及企业竞争力都起着至关重要的作用。
1.2 冲压材料选择的关键性冲压工艺是制造业中常用的一种金属加工方法，对于产品的制造具有重要的意义。
而在冲压工艺中，冲压材料的选择起着至关重要的作用。
冲压材料选择的好坏直接影响着产品的质量、生产效率和成本控制等方面，因此可以说是冲压工艺中的关键因素。
冲压材料的选择不仅会影响产品的加工质量，还会对冲压工艺本身产生影响。
不同的冲压材料具有不同的硬度、形变性、表面处理、成本和可加工性等特点，这些特点将直接影响到产品的成型过程和成型效果。
在进行冲压工艺时，正确选择适合的冲压材料是至关重要的。
在实际生产中，冲压工程师们需要综合考虑产品的设计要求、生产批量、成本控制和加工难度等多个因素，选择最适合的冲压材料。
只有通过合理的冲压材料选择，才能确保产品质量稳定，生产效率高，成本控制有效。
冲压材料选择的关键性不容忽视，冲压工艺的成功与否很大程度上取决于冲压材料的选择是否恰当。
2. 正文2.1 冲压材料的硬度影响冲压材料的硬度是影响冲压工艺的重要因素之一。
硬度的大小直接影响到材料的加工性能和成形性能。
一般来说，冲压材料的硬度越高，其抗拉强度和硬度也越大，但同时也意味着材料更加脆而不易变形。
在选择冲压材料时，需要根据具体的产品形状和要求来确定合适的硬度。
对于硬度较高的冲压材料，如不锈钢、合金钢等，其适用于要求高强度和耐磨性的产品，但在加工过程中可能会导致工具磨损加剧、工艺难度增加等问题。
汽车用6016铝合金板材预时效工艺研究及冲压成形数值模拟
摘要6016铝合金板材主要制造汽车覆盖件，特别是乘用车内外罩、后行李箱和门框等汽车外板，是汽车轻量化的关键材料。
而目前国内的铝合金板材仍存在着成形性、抗凹性及零件成形后质量差等问题，无法满足使用要求。
因此开展6016铝合金板材关键的预时效工艺和冲压成形工艺研究，对提高板材的成形质量十分重要。
本文将545 o C固溶30 min的6016铝合金（Al-0.55%Mg-1.0%Si-0.18%Cu）板材水淬后，经60 o C~160 o C×5 min~30 min预时效，室温停放25天后，进行185 o C×20 min的模拟烤漆处理。
采用硬度、拉伸试验，结合示差扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）等分析技术，研究预时效工艺对合金的力学性能及微观组织的影响规律。
通过数值模拟仿真实际的冲压过程，并预估零件成形后可能出现的质量缺陷，优化关键成形工艺参数。
结果表明：①固溶淬火后立即进行预时效可以抑制自然时效过程，T4P态合金的成形性和烘烤硬化性能都得到改善。
烤漆前后的硬度随着预时效温度升高，出现先缓慢增加后迅速增加的趋势。
预时效温度为100 o C，预时效时间为20 min合金烘烤前屈服强度低于120 MPa，延伸率在25%左右；烘烤后屈服强度高于180 MPa（预变形2%合金烘烤硬化值达到104 MPa），烘烤后的延伸率在22%左右，综合比较优于其他预时效工艺。
②结合DSC曲线对β”析出温度和激活能进行计算，研究发现，随预时效温度升高，β”析出峰左移，激活能也降低。
说明预时效可以抑制合金自然时效过程，提高合金T4P态成形性能，而且促进烘烤过程中β”的析出，增强烘烤硬化效果。
③以铝制汽车发动机罩内板为对象，建立冲压CAE模型，对板料冲压过程仿真，研究了不同成形工艺对成形后最大减薄率、最大增厚率及最大回弹量的影响规律。
④对多因素的优化问题，首先通过灰色关联分析法，获得较优的工艺参数为：压边力500 KN，摩擦系数0.1，凹凸模间隙1.1t（1.32 mm）、凸模速度3 m/s，仿真试验后出现了少量拉裂缺陷。
6061铝合金板材冲压成形性能研究
6061铝合金板材冲压成形性能研究发布时间：2013-08-06 点击率：715铝合金板材来说，这种状况更加突出。
4．1有限元模型的建立该汽车冲压件是以uG平台进行建模，并以IGES格式输出，在Dyll小m 中以IGEs格式输入，在Dynafo咖中对零件模型进行一定简化，将模型的型面作为冲压模拟中的凹模，划分网格，然后通过网格偏移生成凸模和压边圈的网格模型。
在显式的板料成形有限元分析时，要采用虚拟冲压速度。
本例分析中的冲压速度为5∥s，毛坯与模具各部件间的静摩擦因数为O．125，接触方式选用FORMING—ONE—WAY—SURFACE—To—SuRFACE。
本例采用的是真实拉延筋。
模具为单动结构，成形过程分两个阶段，即合拢阶段和冲压阶段。
板料网格采用自适应网格(A．d印tive Me8h)的网格划分方法，完成CAE前处理后的冲压件的有限元分析模型如图6所示。
从上至下依次为凹模、板料、压边圈、凸模。
冲压方向垂直向下。
4．2材料参数仿真分析所用的材料为6061铝合金板,通过单向拉伸试验获得其基本力学性能参数。
4．3模拟结果通过模拟结果与试验结果比较，可以发现传统钢板的成形工艺不能直接用到铝合金板上，因为铝合金板材成形对零件外形设计和模具的影响体现在铝的低应变率敏感性，它在金属开始流动时会引起高的应力，在深拉延时尤为突出，且铝合金板材的最小弯曲半径大约是钢的3倍，所以铝合金的冲压工艺所需的模具的倒角半径应更大；同时要保证充分的塑性变形，通常也需适当提高压边力；而且我们还需要完善汽车用铝合金板本身的冲压成形理论和技术。
5结论(1)本文按照相关的国家标准进行试验，对6061铝合金板材的冲压成形性能进行了比较全面的测定，其杯突值比冷轧钢板小，拉深过程中凸耳明显。
总体而言，这些指标值的大小说明，606l铝合金板的冲压成形性能差，难以完成复杂形状产品成形。
(2)606l铝合金板的冲压成形性能差，在冲压成形中，特别是在拉深成形中需要对传统的成形工艺进行改进来成形零件，如增大凹模的倒角半径、增大压边力等。
材料冲压成形性能的衡量指标
材料冲压成形性能的衡量指标1.抗拉强度：抗拉强度是材料抵抗拉伸的能力。
在冲压过程中，材料受到拉伸力，因此抗拉强度是一个重要的性能指标。
高抗拉强度的材料可以承受更大的应力和变形。
2.屈服强度：屈服强度是指材料在受到一定应力时开始发生塑性变形的能力。
屈服强度的大小与材料的可塑性密切相关。
较高的屈服强度意味着材料更难发生塑性变形，可能不适合冲压成形。
3.延伸率：延伸率是材料在拉伸断裂前所发生的塑性变形程度的度量。
高延伸率的材料可以容易地发生塑性变形，有利于冲压成形。
4.断裂韧性：断裂韧性是材料抵抗断裂的能力。
在冲压过程中，材料常受到冲击和剪切力的作用，因此良好的断裂韧性对于冲压成形的可行性非常重要。
5.硬度：硬度是材料抵抗外界力量的能力。
硬度可以提供材料在冲压过程中的耐磨性、耐刮擦性和切削性等信息。
高硬度的材料一般具有较低的可塑性，可能不适合一些冲压工艺。
6.切口延伸率：切口延伸率是指材料在应力作用下切口或裂纹延伸的能力。
对于一些带有切口或凹槽的冲压件来说，良好的切口延伸率可以避免裂纹的形成，提高零件的可靠性和强度。
7.成形限制比：成形限制比是冲压工程师用来评估材料在冲压过程中的可塑性的指标。
成形限制比是通过计算材料在冲压成形过程中最多能够变形的程度来得到的。
8.硬化指数：硬化指数是用来描述材料在冲压过程中变硬的程度。
硬化指数越高，材料的可塑性越低，成形能力也就越差。
因此，硬化指数是一个重要的冲压成形性能指标。
以上是材料冲压成形性能的一些衡量指标。
冲压工程师在进行材料选择和冲压工艺设计时，应综合考虑这些指标，以保证最终零件的质量和可靠性。
冲压工艺--板料的冲压成形性能与成形极限
2福井、吉田扩孔试验 鉴于板材冲压成形性能的不断提高，在标准的
KWI扩孔试验装置上进行扩孔试验，某些塑性很高的 板料无法分出优劣。因此，为了加大各种板材的试验 差值，提高试验精度，日本的福井伸二、吉田清太提 出了另一种型式的扩孔试验——利用球形冲头的扩孔 试验。
t0
Dp
备注
0.5以下 10.~20 2ri≈0.2Dp 0.5~2.0 30~50 D0≥2.5Dp 2.0以上 50~100
3杯形件拉深试验（Swift试验）
Swift试验是以求极限拉深比LDR作为评定板材拉 深性能的试验方法。 试验所用装置与试验标准分别见图和表。
Swinft试验装置（1-冲头 2-压边圈 3-凹 模 4-试件）
n i1 N
i1 i1 N
N (xi )2 ( xi )2
i 1
i 1
r值测量计算 根据r值的数学定义，有：
r=εb/εt 式中：r 塑性应变比 εb、εt 试样宽度、厚度方向的真实应变 b 试样拉伸变形后标距内的宽度 b0 试样标距内的原始宽度 t 试样拉伸变形后的厚度 t0 试样原始厚度
1 扩孔试验 KWI 扩孔试验
KWI扩孔试验是由德国的KWI研究所首先提出。 扩孔试验作为评价材料的翻边性能的模拟试验方 法，
是采用带有内孔直径为d0的圆形毛坯，在图 所示的模具中进行扩孔，直至内孔边缘出现裂纹 为止。测量此时的内孔直径d f，并用下式计算 极限扩孔系数λ
式中：do—试样内孔的初始直径（mm）； df—孔缘破裂时的孔径平均值（mm）。
法，简单、可靠，并能清楚反映材料受外力时 表现出的弹性、塑性和断裂三个过程。因此， 拉伸试验是评价板材基本力学性能及成形性能 的主要试验方法。
冲压成形导致材料性能的变化对耐撞性的影响
１ 耐撞性 与材料性能参数 的关 系
平均 碰撞 力 ｆ １ 碰撞 力 曲线 在 压 缩位 移 上 的 是
高强度低合金钢 Ｈ Ｌ ３０ 屈服应力为 ３ １７ Ｐ ， ＳＡ ０ ， ４ ．Ｍ ａ
设 计 厚度 为 １１ ｍ， ． ｍ 为便 于 安装 到台 车上 ， 线切 割 用 工艺 将其 加 工 成 长 度 为 １５ ｍ， 面 尺 寸 见 图 ３ ３ｍ 截 。 该梁 虽然结 构 简 单 ， 具有 一 般 车 身 冲压 件 的典 型 但 特征 ， 是侧 面碰 撞 中主要 的承 载和 吸能部 件之 一 。
２１ ０ ２年（ ３ ） ４期 第 ４卷 第
汽 车 工 程 Ａ ｔ ｔ ｅＥ ｇｎｅ ｎ ｕ ｍｏｖ ｎｉｅｒ ｇ ｏ ｉ ｉ
２ １ （ ｏ．４ Ｎ ． ０ ２ Ｖ １３ ） ｏ４
２ ２ ７３ ０１ ０
冲压 成 形 导致 材 料 性 能 的变 化 对 耐撞 性 的影 响 水
王 金轮 ， 兰凤 崇 ， 陈吉 清
Ｗ ａ ｇ Ｊｎ ｕ ｎ ｉ ｌｎ．Ｌａ ｅ ｇ ｈ ｎ ＆ Ｃｈ ｎ ｊｑ ｎ ｎＦ ｎ ｅｏ ｇ ｅ ｉ ｉｇ
Ｓｈ ｏ ｏ ｃａ ｉ ｌ Ａ ｔ ｏｉ ｎ ｉ ｅｎ Ｓ ｕ ｈｎ ｎｖｒｔ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｇ ａ ｇｈｕ５ ０ ４ ｃｏｌｆＭｅｈ ｎｃ ＆ ｕｏ ｔｅＥ ｇｎ ｒ ｇ， ｏｔ Ｃ ｉａＵ ｉ ｓｙｏ Ｔｃｎｌ ｙ ｕｎ ｚｏ １６ ０ ａ ｍ ｖ ｅｉ ｈ ｅｉ ｆ ｏ
特性 的影响， 并用前纵梁 、 型梁等典型零件进行了 ｓ 试验对 比， 发现如果在碰撞模拟 中不考虑成形 过程
的影 响 可能会 引 起高 达 ２ ％ 的误 差 。文献 ［ ］ 以 ０ ３中 某轿 车 中 的主 要 碰撞 承 载 和 吸 能 部 件 左 前 纵 梁 为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硬化指数 n
r=
εb , ε 、 ε r分 别 为 宽 度 方 向 、 厚 度 方 向 的 应 变 εr b
塑性应变比 r,即 厚向异性系数
冷轧钢板，其在轧制方向和其他方向的力学性能有较大差异，不同方向 的 r 值都不一样，所以 r 值的最终确定，一般应考虑从三个方向截取的试件 的测试结果，即
r00 + r90 + 2 × r45 4 切取 r00、r90、r45 分别是以与轧制方向成 0o、 o、 o 角方向为试样长度方向， 90 45 r=
板平面内各向异 性系数 ∆r
∆r =
r00 + r90 − 2 × r应变比平面各向异性度只影响冲压件边上的平整度，形成所谓的凸耳， 不影响成形性能。 ∆r 越大，表示板料平面内的各向异性越严重，冲压时的 凸耳现象也越严重，凸耳是不希望产生的缺陷，它既浪费材料又要增加一道 修边工序，但越是冲压性能好的材料， ∆r 就越大，凸耳也越显著。 板料厚度尺寸公差超差是指板料的实际厚度超过标准允许的偏差。该偏差对 汽车覆盖件冲压过程中出现的开裂、起皱及脱模后的回弹等有重要影响。对 板料实际厚度超过正常厚度的情况，模具间隙就显得偏小，材料的流动阻力 将偏大，材料与模具之间的作用力也将随之增加，不仅容易出现坯料被拉裂 的现象，而且将加快模具的磨损，影响模具使用寿命。而对板料实际厚度偏 薄的情况，则会因材料的流动阻力偏小而容易出现板料起皱的现象。
拉伸试样所得的塑性应变比。 塑性应变比反映了板料在厚度方向的变形能力，r 值越大，表示板料越 不易在厚度方向产生变形，即不易变薄也不易增厚。在压缩应力作用下，r 值越大， 板料易于在宽度方向变形，可减少起皱的可能性；在拉应力作用下， r 值越大，板料在受拉处不易变薄，可减少被拉裂的可能性。 由于板料在不同的方向上具有不同的塑性应变比，因此，在板料平面内就形 成了面内的各向异性，板料平面内的各向异性系数 ∆r 常用下式确定：
屈服点 σ s 屈强比 σ s / σ b
屈服点越小的材料在塑性变形后的贴模性能和形状冻结性能都比较好，有利 于提高覆盖件的形状精度。 较小的屈强比对于绝大多数的成形是有利的。屈强比小，表示材料容易产生 塑性变形而不易被拉裂，即材料初始屈服点到局部缩颈点之间的塑性区大。 几乎全部金属， 在塑性变形中， 其变形抗力都有随应变的增加而强化的趋势， 通常用公式 σ = K ε 拟合材料单向拉伸的真实应力应变曲线， 叫应变强度 K 系数、n 叫应变硬化指数（或称硬化指数）。 应变硬化指数 n 值表示在塑性变形中板料硬化的强度。n 值大的板料，在同 样的变形程度下，真实应力增加得越多。n 值大时，在伸长类变形过程中可 扩展变形区，减少坯料的局部变薄和增加极限变形参 以使变形均匀化 变形均匀化，具有扩展变形区 减少坯料的局部变薄和增加极限变形参 变形均匀化 扩展变形区 数的作用。尤其对于汽车覆盖件这样的大型复杂形状曲面零件的成形工艺， 当坯料中间部分的胀形成分较大和变形分布很不均匀时，n 值的上述作用对 成形性能的影响更为显著。 因板料轧制时出现的纤维组织等缘故，板料的塑性会随方向的变化而变 化，这就是塑性各向异性。