冲压工艺学(全)

之差为一定数，与中间主应力无关。可写成：
能量条件－金属产生塑性变形时，其单位体积变形位能为一定值。可
写成： 简化式为：
式中
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－中间主应力影响系数，可近似取1.1； －真实变形抗力，可由硬化曲线确定
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第二章 冲压变形基础
2.2 硬化与硬化曲线
1.硬化现象
随着变形程度的增加，决定金属变形抗力的 、 、硬度 等指标提高，而塑性指标 、 、 等下降，金属的这种效应 称之为加工硬化，其数学表达式为：
MOD是伸长类成形与压缩类成形在冲压变形图上的分界，FOB是冲压 应力图上的分界。 对于同一类变形中的各种冲压方法，可用相同的观点和方法解决冲压 中各种问题。如极限成形参数确定、影响因素及提高的措施等，对这两类 方法是不同的。
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第二章 冲压变形基础
进一步分类
第三类兼具两种特点的成形方法，不同变形区出现的问题都是不 能忽视的。应同时从两方面出发，针对不同问题采取必要的措施同时 解决两方面的问题。
或
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第二章 冲压变形基础
增量理论
或
式中
为平均应力，又称静水应力。
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第二章 冲压变形基础
4.体积不变定律:
认为塑性变形体体积不变，只有形状发生变化。可用下式 真实应变表示。当变形程度小于10％时，可用相对应变表示。
体积不变定律的三点推论：
塑性变形时，只有形状的变化，而无体积的变化； 不论什么应变状态，其中一个主应变的符号与另外两个主应变的符号 相反； 已知两个应变就可求第三个应变。
冲压设备
冲压零件 冲压模具
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工艺条件
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第一章 概述
2. 应用
冷冲压广泛用于汽车、电机、电器、仪表及日常生 活用品中，在国防工业中占有重要地位。 冲压件比例： 精密机械中80－85％； 仪器、仪表、电机60－70％ 汽车60－75%； 自行车、缝纫机、手表80％；
电视机、收录机、摄像机90％
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第二章 冲压变形基础
1.应力
若 P是表示作用在物体某一微元面积 F上的内力，则 应力S是内力 p与面积 F（当F趋于零时）比值的极限：
全应力 S 可分解为三个应力：
一个正应力（与平面垂直）+两个剪切力（与平面相切）
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第二章 冲压变形基础
毛坯内的每一个点的应力状态可由九个应力分量确定:
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第二章 冲压变形基础
2.冲压成形极限及影响因素
提高伸长类成形极限的措施 1）提高材料塑性； 2）减小变形不均匀程度（提高塑性变形稳定性）；
因为板料变形时，厚度方向应力与其它两个方向应力相比很小或为 零，即 ，故通常按平面应力状态（两向应力状态）处理，平面 应力状态的分析比三向应力问题要简单一些。 为了研究方便，把板料平面内相互垂直的两个应力看作主应力，二 者即为使毛坯变形区产生塑性变形的应力。
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第二章 冲压变形基础
冲压变形的应力特点和应力应变关系
硬化曲线及数学表达形式
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第二章 冲压变形基础
2.3 各种冲压成形方法力学特点与分类
在冲压成形时，把变形毛坯分成变形区和不变形区。
A—变形区
B－已变形区，传力区
C－待变形区
可以把冲压变形方式按毛坯变形区的受力情况（应力状态）和变
形特点从变形力学理论的角度归纳为以下几种情况，并分别研究它们 的变形特点。
第二章 冲压变形基础
3）变形区受异号应力作用，且拉应力绝对值大于压应力绝对值 （1） ，且 冲压应变图的MON； （2） ，且 冲压应变图的COD； ，处于冲压应力图的GOF， ，处于冲压应力图的AOB，
与该种情况相对的变形有扩口等。
4）变形区受异号应力作用，且压应力绝对值大于拉应力绝对值 （1） ，且 冲压应变图的MOL； （2） ，且 冲压应变图的DOE；
2.应变
冲压过程中，毛坯的形状和尺寸都发生变化，变化的大 小可用应变表示。线应变与切应变。 1）相对应变 相对应变为变形长度与原始长度之比
这种变形表示方法没有考虑材料的变形是一个逐渐积累 的过程，因此其计算结果与实际情况比较是有误差的，且变 形量越大，误差越大，因此只能用于小变形中。（<10%）
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第三类硬化曲线：
~
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第二章 冲压变形基础
2.硬化曲线及表达式
直线式－以硬化曲线上缩颈点处的切线表示：
式中： －截距 F －硬化模数，为硬化直线斜率 1）当应变 用延伸率 表示时， 2）当应变 用断面缩减率 表示时， 式中：
直线式硬化曲线是近似的，仅在切点位置 上两者的数值是一致的。在其它位置上均有差 别，尤其在变形很大或很小时。
冲压工艺学
目录
第一章 概述
第二章 冲压变形基础
第三章 冲裁 第四章 弯曲 第五章 胀形 第六章 直壁形状零件的拉深
第七章 曲面形状零件的拉深
第八章 翻边
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第一章 概述
1. 定义
冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对板料
施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件 的一种压力加工方法。又称为冷冲压或板料冲压。
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第二章 冲压变形基础
幂次式－用幂函数曲线表示 式中 c－材料常数，又称硬化系数 n－加工硬化指数，也称 n值 常数c和n值均可在拉伸实验中得到。由于幂函数曲线与材 料的实际硬化曲线比较接近，故冲压技术中常用它来代替硬化 曲线。
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第二章 冲压变形基础
小结
冷冲压定义、工艺特点和分类
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第二章 冲压变形基础
2.1 冲压变形中的应力与变形特点
冲压过程中，板料毛坯的塑性变形，都是 模具对毛坯施加的外力所引起的内力或内力直 接作用的结果作用的结果。一定的力的作用方 式和力的大小都对应着一定的变形。因此，为 了研究和分析金属的塑性变形过程，首先必须 了解毛坯内的作用力与塑性变形间的关系。
加工硬化对冲压变形有着不同的影响，如利于伸长类变形， 不利于翻边等。
在冷变形中，材料的变形抗力随变形程度的变化用硬化曲 线表示。
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第二章 冲压变形基础
硬化曲线及表达式 硬化曲线可通过拉伸、压缩、扭曲和液压胀形的方法 获得。 表示变形抗力与变形程度关系的曲线。 特点： 分类： 第一类硬化曲线： ~ 第二类硬化曲线： ~
x xy xz yx y yz zy z zx
由于剪应力是互等的，即：
所以只需六个应力分量即可确定一点的应力状态。
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第二章 冲压变形基础
总可以找到三个互相垂直的平面，其上仅有正应力而无 剪应力，这三个应力叫主应力。在冲压变形中，用主应力来 表示应力状态很方便，一般取其变形坯料的经向（径向）、 板厚方向及纬向（切向、周向）作主轴方向，常用 来表示主应力状态。 应力状态的简化:
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第一章 概述
4. 工序分类
分离工序：
冲压件与板料沿一定轮廓线相互分离，同时冲压件分 离断面也要满足一定要求。如落料、冲孔、裁剪、切边、 剖切等。
成形工序：
冲压毛坯在不破坏的情况下发生塑性变形，并转化成所 要求的成品形状。同时，应满足尺寸精度方面的要求，如弯 曲、拉深、胀形、翻边、扩口、缩口、拉弯及旋压等。
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第二章 冲压变形基础
1.变形分类
1）冲压毛坯变形区受两向拉应力作用
分为两种情况：
（1） 再确定 当 当 ， 的变化范围是 时，为两向等拉， 时，为单拉， 这种情况处于冲压应力图的GOH，处于冲压应变图的AON。 ，
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第二章 冲压变形基础
（2） 再确定 ：
当
当
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第一章 概述
面临的挑战：
（1）产品集约化生产、个性化发展、节能性与环保性要求，将促使冲压行 业出现新一轮的技术革新和改造； （2）仿真技术的发展和应用是冲压发展必须借助的手段； （3）自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素； （4）复合材料应用将推动冲压向前进步； （5）新工艺的出现带动行业进步，这些新工艺是：
生产率高、材料利用率高
一般可达几－几十件/分，高速冲床几百－几千件/分； 一般不需加热；材料利用率可达70－85％以上。
产品质量稳定
加工精度高，互换性好， 一般不需进一步加工。
便于操作、易于实现机械化、自动化 缺点
模具要求高、制造复杂、周期长、制造费昂贵，因而在小批量生产中 受到限制。生产中有噪音。
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第一章 概述
分离工序
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第一章 概述
成形工序
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第一章 概述
5. 冲压技术的现状与发展
现状：
我国是冲压加工的大国（2004年，仅汽车、冰箱和空调的冲压件消耗 的钢材就超过七百万吨，占全国消耗钢材的1/10以上，占全国冷轧板材的 70％，可见我国的冲压有很大的市场需求和商机，发展前景广阔），冲压 产能有很大发展，但冲压行业的基础仍然薄弱，仍以传统型为主，国际竞 争力不足。主要表现在： （1）工艺原始创新能力不足； （2）轿车覆盖件冲压模具设计等关键代表性技术的自主开发能力薄弱； （3）材料和能源利用率偏低，耗材耗能较严重； （4）冲压企业集中度不足、设备陈旧、数字化水平低等。