板料冲压性能及测试
板料冲压性能试验
▪ 板材的拉伸试验也叫做单向拉伸试验或 简单拉伸试验。应用拉伸试验方法，可以 得到许多评定板材冲压性能的试验值，所 以应用十分普遍。
▪ 由于试验目的不同，板材冲压性能评价 用的拉伸试验方法和所得到的试验值均与 为评定材料强度性能的拉伸试验有所不同。 简单介绍如下 ：
1
拉伸实验试样
拉伸曲线
3
2、均匀延伸率u
▪ 拉伸试验中，试样拉断时的伸长率称总伸长率 或简称伸长率。
▪ 试样开始产生局部集中变形（缩颈时）的伸长 率称均匀伸长率u。
▪ u表示板料产生均匀的或稳定的塑性变形的能 力，它直接决定板料在伸长类变形中的冲压成形 性能，从实验中得到验证，大多数材料的翻孔变 形程度都与均匀伸长率成正比。可以得出结论： 即伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性 能的最主要参数。
越好。
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四、胀形性能试验
▪ 即杯突试验，测得凸 包高度，越高则胀形 成形性能越好。
▪ 板料试样被压紧在 凹模和压边圈之间， 凸模向上运动把试样 胀成凸包，直到破裂 为止。以凸包高度记 作试验值IE，
11
五、拉深胀形复合成形性能试验
▪ 即锥杯试验，测量杯口 最大直径和最小直径， 计算:
▪ CCV=(Dcmax+Dcmin)/2， 越大，其拉深胀形成形 性能越好。
4
3、硬化指数n
▪ 宏观上，材料受拉产生缩颈时，外载荷与名义 应力均出现最大值，见前拉伸曲线。而真实应力 则不同，在缩颈后，由于材料实际截面积减小， 真实应力会继续增加直到断裂。
Bn
5
▪ 实际板料拉伸时，整个变形过程是不均匀的。
一方面材料断面尺寸不断减小使承载能力降低， 另一方面由于加工硬化使变形抗力提高，又提高 了材料的承载能力。在变形的初始阶段，硬化的 作用是主要的，因此材料上某处的承载能力，在 变形中得到加强。板料的硬化是随变形程度的增 加而逐渐减弱，到一定时刻，最弱断面的承载能 力不再得到提高，于是变形开始集中在这一局部 地区地行，不能转移出去、发展成为缩颈，直至 拉断。
板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告
板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告实验报告1，实验目的1)了解金属板的冲压性能指标，掌握测量金属板的拉伸强度、屈服强度、硬化分支和厚度方向系数的方法2。
实验概要本实验是一个测量金属板拉伸性能的间接实验。
本实验通过对板材进行拉伸、压缩和硬度测试，分析了板材的各种冲压性能。
这些实验可以在通用材料力学测试设备上进行，反映了材料的一般冲压性能。
试验的参数主要包括:1) δu:均匀伸长率，δu是拉伸试验中局部集中变形开始出现的伸长率。
一般来说，在下，冲压是在板材的均匀变形范围内进行的，因此该参数可以反映板材的冲压性能。
2)屈服比:屈服极限与强度极限之比几乎所有冲压成形的较小成品率为利润。
在拉深过程中，如果板料的屈服强度较低，变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也较小，因此防止起皱所需的压边力和摩擦损失应相应减小，这有利于提高极限变形程度。
3)硬化指数n:也称为n值，表示材料在塑性变形过程中的硬化程度对于n值较大的材料，在的相同变形程度下，真实应力增加更多。
当n值较大时，变形可以在伸长变形过程中均匀化，具有扩大变形面积、减少毛坯局部变薄以及如何达到预变形参数等功能。
4)厚度方向系数r:是金属板拉伸试验中宽度应变与厚度应变的比值5)凸耳系数:金属板在不同方向的不同性能(在冶金和轧制过程中产生)，使用以下公式11？r。
(r0？r90)？r45r？(r0？r90？2r45)24实验内容:1)了解电子懒骨头试验机的基本结构和功能；2)学习电子拉伸试验机的简单操作、拉伸实验数据的收集和处理软件的使用；3)对试件进行隔距规距，进行拉伸试验，得到拉伸曲线；4)根据实验数据，评价各种冲压性能参数3，试验步骤1)根据国家标准GB/t228-2002，制备拉伸试样。
为了确定金属板的平面方向性系数，应该在相对于金属板平面上的轧制方向为0、45和90°的三个方向上选择样本。
样品的厚度应均匀，在标准长度范围内的厚度变化不应超过样品标称厚度的1%,标准长度范围内的长度变化应使用伸长计测量2)将样品夹在试验机的卡盘上，调整测力标尺和载荷-伸长曲线记录装置将实验条件3)输入装有电子拉伸机的软件中，对得到的拉伸应力-应变曲线进行处理，得到材料的屈服强度、断裂强度、屈强比、均匀伸长率和硬化指数。
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。
板料的冲压成形性能与成形极限
§6.1 概述
成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限 应变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和 双向拉应作用下抵抗颈缩或破裂的能力，经常被用来分析解 决成形时的破裂问题。
§6.1 概述
全面地讲，板料的冲压成形性能包括抗破裂性、贴模性 （fitability）和定形性（shape fixability），故影响因素很多， 如材料性能、零件和冲模的几何形状与尺寸、变形条件（变 形速度、压边力、摩擦和温度等）以及冲压设备性能和操作 水平等。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
一、各种冲压成形方法的力学特点与分类
正确的板料冲压成形工艺的分类方法，应该能够明确地 反映出每一种类型成形工艺的共性，并在此基础上提供可能 用共同的观点和方法分析、研究和解决每一类成形之艺中的 各种实际问题的条件。在各种冲压成形工艺中毛坯变形区的 应力状态和变形特点是制订工艺过程、设计模具和确定极限 变形参数的主要依据，所以只有能够充分地反映出变形毛坯 的受力与变形特点的分类方法，才可能真正具有实用的意义。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
1、变形毛坯的分区
冲压成形时，在应力状态满足屈服准则的区域将产生塑 性变形，称为塑性变形区（A区）。不同工序，随着外力作 用方式和毛坯及模具的形状、尺寸的不同，变形区所处的部 位也不相同。应力状态不满足屈服准则的区域，不会产生塑 性变形，称为非变形区。根据变形情况，非变形区又可进一 步分为已变形区(B)、待变形区(C)和不变形区(D)。有时已变 形区和不变形区还起传力的作用，可称其为传力区(B 、C)。 图所示为拉深、翻边、缩口变形过程中毛坯各区的分布。
贴模性（fittability）：板料在冲压过程中取得模具形状 的能力。
定形形（shape fixability）：零件脱模后保持其在模内 既得形状的能力。
板料的冲压工艺
（3）间隙合适 ）
裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、 间隙合适—上、下裂纹重合一线，冲裁力、卸料力、推件 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 力适中，模具寿命足够，零件尺寸几乎与模具一样。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 较小的间隙有利于提高冲裁件的质量。 有利于提高冲裁件的质量 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 较大的间隙则有利于提高模具的寿命。 则有利于提高模具的寿命 间隙合理模具有足够长的寿命， 间隙合理模具有足够长的寿命，零件的 模具有足够长的寿命 尺寸几乎与模具一致。 尺寸几乎与模具一致。 冲裁模合理间隙值见表8-1 冲裁模合理间隙值见表
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光亮带：塑性变形过程中凸模 或凹模）挤压切入材料， 凸模（ ② 光亮带：塑性变形过程中凸模（或凹模）挤压切入材料，使其 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 受到剪切和挤压应力的作用而形成。表面光滑，断面质量最好。 剪裂（断裂） 由于刃口处的微裂纹 拉应力作用下不断扩 刃口处的微裂纹在 ③ 剪裂（断裂）带：由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 展断裂而形成。表面粗糙，略带斜度。 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。 ④ 毛刺：微裂纹出现时产生,冲头继续下行时被拉长。
第八章 板料的冲压工艺
板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 板料冲压：是利用装在冲床上的冲模对金属板料 冲床上的冲模 加压，使之产生变形 分离， 变形或 加压，使之产生变形或分离，从而获得零件或毛坯 的加工方法。 的加工方法。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压 冷冲压。 板料冲压通常在室温下进行，故又称冷冲压。 当板料厚度超过8∼10 mm 时，需采用热冲压。 需采用热冲压 热冲压。 当板料厚度超过 ∼
板料冲压
冲模在工作过程中必然有磨损，落料件尺寸会 随凹模刃口的磨损而增大，而冲孔件尺寸则随凸模 的磨损而减小。为了保证零件的尺寸要求，并提高 模具的使用寿命:
落料时凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围 内的最小尺寸；冲孔时，选取凸模刃口的尺寸靠近 孔的公差范围内的最大尺寸。
金属塑性成型工艺-板料冲压 王守仁 2008.3
金属塑性成型工艺-板料冲压 王守仁 2008.3
金属塑性成型工艺-板料冲压 王守仁 2008.3
外缘修整模的凸凹模间隙，单边取0.001～0.01 mm。也可以采用负间隙修整，即凸模刃口尺寸大 于凹模刃口尺寸的修整工艺。
三、切断
切断是指用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进 行分离的工序。
剪刃安装在剪床上，把大板料剪切成一定宽度 的条料，供下一步冲压工序用。而冲模是安装在冲 床上，用以制取形状简单、精度要求不高的平板件。
特征与材料（板料材料）塑性的关系：
断面质量受冲裁条件的不同而不同，如： 刃口间隙，刃口形状，锋利程度，冲裁力、 润滑条件，板料质量（表面质量），板料种 类（性能）。
冲压生产要求冲裁件有较大的光亮带， 尺量减少断裂带区域的宽度。
材料塑性愈好，光亮带愈大，断裂带愈 小，同时，圆角毛刺亦增大。
金属塑性成型工艺-板料冲压 王守仁 2008.3
当单边间隙Z增大到材料厚度的15%-20%时， 卸料力为0。
金属塑性成型工艺-板料冲压 王守仁 2008.3
冲裁间隙对冲压的影响 D、间隙对模具寿命的影响
由于工件与凸、凹模侧壁之间有磨擦的存在， 间隙小，磨擦大，模具寿命短。冲裁过程中,凸模 与被冲孔之闻,凹模与落料件之阀均有摩擦,而且闻 隙越小,摩擦越严重。所以过小的间隙对模具寿命 极为不利,而较大的间隙可使凸模与凹模的侧面与 材料间的摩擦减小,井能减缓间隙不均匀的影响,从 而提高模具的寿命。
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。
板料冲压
第三章板料冲压板料冲压：利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的加工方法称为板料冲压。
板料冲压的坯料厚度一般小于4mm，通常在常温下冲压，故又称为冷冲压，简称冲压。
板料厚度超过8～10mm时，才用热冲压。
原材料：具有塑性的金属材料，如低碳钢、奥氏体不锈钢、铜或铝及其合金等，也可以是非金属材料，如胶木、云母、纤维板、皮革等。
板料冲压的特点：（1）冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。
（2）冲压件的尺寸精确，表面光洁，质量稳定，互换性好，一般不再进行机械加工，即可作为零件使用。
（3）金属薄板经过冲压塑性变形获得一定几何形状，并产生冷变形强化，使冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。
（4）冲模是冲压生产的主要工艺装备，其结构复杂，精度要求高，制造费用相对较高，故冲压适合在大批量生产条件下采用。
一、冲压设备主要有剪床和冲床两大类。
剪床是完成剪切工序，为冲压生产准备原料的主要设备。
冲床是进行冲压加工的主要设备，按其床身结构不同，有开式和闭式两类冲床。
按其传动方式不同，有机械式冲床与液压压力机两大类。
图8-26所示为开式机械式冲床的工作原理及传动示意图。
冲床的主要技术参数是以公称压力来表示的，公称压力（kN）是以冲床滑块在下止点前工作位置所能承受的最大工作压力来表示的。
我国常用开式冲床的规格为63～2000kN，闭式冲床的规格为1000～5000kN。
二、冲压工序冲压基本工序可分为落料、冲孔、切断等分离工序，和拉深、弯曲等变形工序两大类。
（一）分离工序它是使板料的一部分与另一部分分离的加工工序。
（1）切断：使板料按不封闭轮廓线分离的工序叫切断；（2）落料：是从板料上冲出一定外形的零件或坯料，冲下部分是成品。
（3）冲孔：是在板料上冲出孔，冲下部分是废料。
冲孔和落料又统称为冲裁。
1、冲裁变形过程冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。
普通冲裁的刃口必须锋利，凸模和凹模之间留有间隙，板料的冲裁过程可分为三个阶段，如图8-27所示：（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段（3）剪裂分离阶段板料冲裁时的应力应变十分复杂，除剪切应力应变外，还有拉伸、弯曲和挤压等应力应变，如图8-28所示。
板料冲压成形性能试验方法和指标三冷冲压材料
拉伸曲线
三 冷冲压材料
（四）板料冲压成形性能试验方法和指标
三 冷冲压材料
（四）板料冲压成形性能试验方法和指标
拉深件的凸耳
四 冷冲压设备
（一）剪板机(剪床)
平刃剪床 1—上刀片;2—板材;3—下刀片;4—工作台;5—滑块
四 冷冲压设备
（一）剪板机(剪床)
普通及数控液压摆式剪板机
四 冷冲压设备
而不破坏其完整性能力。材料塑性影响其冲压工艺性能。 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。
二 金属塑性变形基础知识
（二） 塑性变形的影响因素
1 变形温度对塑性变形的影响 2 变形速度对金属塑性的影响 3 通常情况下宜选用低速成形 4 应力状态对塑性变形的影响
二 金属塑性变形基础知识
（二）曲柄压力机
开式曲柄压力机
曲柄压力机
闭式双点压力机
四 冷冲压设备
（二）曲柄压力机
深喉颈压力机
半闭式高速精密压力机
四 冷冲压设备
（二）曲柄压力机
数控转塔冲床
四 冷冲压设备
（二）曲柄压力机
偏心压力机传动系统 1-滑块;2-连杆;3-制动装置; 4-偏心轴;5-离合器; 6-皮带轮;7-电机;8-操纵机构
模块一 冷冲压基础
本模块主要内容
1.理解并掌握冷冲压工序的概念、冷冲压工序的应用和冷 冲压工序的分类；
2.理解金属材料的塑性、屈服准则、塑性变形时应力应变 关系、体积不变条件、硬化规律、卸载弹性恢复规律和反载软 化现象、最小阻力定律等冷冲压成形基本规律；
3.了解板料冷冲压成形性能与机械性能关系，认识常见冷 冲压材料；
冲孔落料件
一 冷冲压基本工序
板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告
板料拉伸试验及冲压性能分析实验报告1. 实验目的1) 了解金属板料的冲压性能指标2) 掌握用电子拉伸机测定金属板料抗拉强度、屈服强度、硬化支书、板厚方向系数的方法。
2. 实验概述本实验为测定板料拉伸性能的间接性实验，本实验是通过板料的拉伸、压缩、硬度测试等方法对板料的各种冲压性能进行分析。
这些实验可以在一般的材料力学测试设备上进行，所反映的是材料的一般冲压性能。
实验测试的参数主要包括：1) δu：均匀延伸率，δu 是在拉伸试验中开始产生局部集中变形的延伸率。
一般情况下，冲压成型都是在板材的均匀变形范围内进行，所以这个参数可以反映板料的冲压性能。
2) 屈强比：屈服极限与强度极限的比值。
较小的屈强比几乎对所有的冲压成型都是有利的。
拉深时，如果板材的屈服强度低，则变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也小，所以防止起皱所必须的压边力和摩擦损失都要相应地降低，结果对提高极限变形程度有利。
3) 硬化指数n ：也称n 值，它表示塑性变形中的材料硬化的程度。
n 值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力增加的要多。
n 值大时，在伸长变形过程中可以使变形均匀化，具有扩展变形区，减小毛坯的局部变薄和怎打击先变性参数等作用。
4) 板厚方向系数r ：它是板料实验拉伸试验中宽度应变与厚度应变的比值。
5) 凸耳系数：板料不同方向上的性能不同（冶金和轧制过程中产生），用下面的这个公式090451()2r r r r ∆=+-090451(2)4r r r r =++实验内容：1) 了解电子懒神试验机的基本结构和功能；2) 学习电子拉伸试验机的简单操作，拉伸实验数据的采集和处理软件的使用； 3) 对试件进行标距，进行拉伸试验，获取拉伸曲线； 4) 根据实验数据，评定各种冲压性能参数。
3.试验步骤1)按照国标GB/t228-2002，准备拉伸试样，为了测定板料平面方向性系数，应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°、90°三个方向上选取试样，试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化应不大于试件公称厚度的1%，利用引伸计测量标距内的长度变化。
板料拉伸实验报告
板料拉伸实验报告板料拉伸实验及冲压性能分析实验报告1. 实验目的(1) 了解金属板料的冲压性能指标；(2) 掌握用电子拉伸机测定金属板料抗拉强度、屈服强度、硬化指数、板厚方向系数的方法。
2. 实验内容(1) 了解电子拉伸实验机的基本结构和功能；(2) 学习电子拉伸实验机的简单操作，拉伸实验数据采集和处理软件的使用；(3) 对试件进行标距，进行拉伸实验，获取拉伸曲线；(4) 根据实验数据，评定各种冲压性能参数。
3. 实验原理通过拉伸实验可以获取板料冲压性能参数包括：(1) ：均匀延伸率，是在拉伸实验中开始产生局部集中变形（细颈时）的延伸率。
一般情况下，冲压成形都在板材的均匀变形范围内进行，所以可以反映板料的冲压性能。
(2) /：屈强比，是材料的屈服极限与强度极限的比值。
较小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利的。
在拉深时，如果板材的屈服点低，则变形区的切向压应力较小，材料起皱的趋势也校，所以防止起皱所必需的压边力和摩擦损失都要相应地降低，结果对提高极限变形程度有利。
(3) 硬化指数n：也称n值，它表示在塑性变形中材料硬化的强度。
n 值大的材料，在同样的变形程度下，真实应力增加的要多。
n值大时，在伸长类变形过程中可以使变形均匀化，具有扩展变形区，减少毛坯的局部变薄和增大极限变形参数等作用。
硬化指数n的数值，可以根据拉伸实验结果所得的硬化曲线，也可以利用具有不同宽度的阶梯型拉伸试样所做的拉伸试验结果，经过一定的计算求得。
(4) 板厚方向性系数：也叫做r值，它是板料试样拉伸实验中宽度应变与厚度应变之比，即：r=的宽度与厚度。
(5) 板平面方向性系数：当在板料平面内不同方向上裁取拉伸试样时，拉伸实验=??????/ln??，式中??0、B、??0和t，分别是形变前后试样00中所测得的各种机械性能、物理性能等也不一样，这说明在板材平面内的机械性能与方向有关，所以称为板平面方向性，其程度可用差值?r表示：?r=1 ??+??90 45 0冲压生产所用的板材都是经过轧制的，其纵向和横向的性能不同，在不同方向的r值也不一样，为了统一试验方法，便于应用，通常计算平均值：r=??0+??90+2??45 4. 实验步骤与注意事项(1) 将试样加紧在试验机的家头内，调整好测力刻度和载荷—伸长曲线记录装置。
材料冲压性能试验
材料冲压性能试验
1.拉伸试验
拉伸试验是通过施加拉力沿材料的长度方向来测试材料的延伸性能。
试样通常是一个长条状，两端固定在拉伸机上，之后逐渐施加拉力，直到
试样发生断裂。
拉伸试验可以得到材料的屈服强度、抗拉强度、断裂伸长
率等参数。
这些参数可以用来评估材料的强度和塑性。
2.剪切试验
剪切试验是通过施加剪切力来测试材料的切削性能。
试样通常是一个
矩形或圆形的材料样品，将试样固定在剪切机上，施加剪切力使其发生剪
切变形。
剪切试验可以得到材料的剪切强度和变形能力。
这些参数可以用
来评估材料的可塑性和韧性。
3.冲击试验
冲击试验是通过施加冲击力来测试材料的抗冲击性能。
常见的冲击试
验方法包括冲击韧性试验和冲击脆性试验。
冲击试验可以通过测量材料在
冲击过程中的应力应变曲线、冲击能量吸收能力和冲击断裂形态来评估材
料的抗冲击性能。
此外，还可以进行一些微观性能试验来评估材料的冲压性能，比如织
构分析、宏观形貌观察、显微组织分析等。
这些试验方法可以提供关于材
料的内部结构、晶粒取向以及组织变化等信息，有助于更全面地评估材料
的冲压性能。
在材料冲压性能试验的过程中，需要注意选择合适的试样形状和尺寸，并严格控制试验条件，以确保试验结果的准确性和可重复性。
同时，还需
要根据不同材料的特性，选择合适的试验方法和仪器设备，以获取准确的试验数据。
综上所述，材料冲压性能试验是一种重要的材料性能评估方法，可以为冲压工艺参数的确定和材料选型提供科学依据，从而提高冲压加工的质量和效率。
第6章 冲压性能及成形极限
三、冲压成形性能划分
破裂的三种方式： 1） 破裂－由于板料所受拉应力超过强度极限引起
的破裂。 2） 破裂－由于板料的伸长变形超过材料的局部延
伸率引起的破裂。 3）弯曲破裂－由于弯曲变形区的外层材料中拉应力
过大引起的破裂。 破裂特点： 拉深破裂出现在传力区，胀形破裂出现在变形区。
因此板料拉深和胀形时对 破裂的抵抗能力不同。
成曲线，得理论成形极限图FLD。
Hill判据 Swift判据
试验制作FLD：1）在不同长宽比 试件上印制网格；2）平底或球底 凸模胀形试验；3）测取裂纹旁网 格的两个主应变；4）在主应变平 面描点绘曲线。
理论成形极限图FLD
指标：用拉破时极限拉深比LDR评价。 LDR Dmax / d p
（2）TZP试验
指标：用拉深潜力T值评价。
T Ff Fmax 100% Ff
4、弯曲成形性能试验
指标：用外表面破裂时的最小相对弯曲半径值评价。
最小相对弯曲半径= rmin / t
5、“拉—胀”复合成形性能试验 （福井杯锥试验）
度，如极限拉深系数、极限翻边系数、极限胀形高度等。 6、局部成形极限：板料失稳前局部尺寸可以达到的最大变化程 度，如局部
极限应变。 7、成形极限图： （Forming Limit Diagrams , 简称FLD ） 。由不同应变路径
下的局部极限应变构成的曲线或条带形区域。它全面反 映了板料在单向或双向拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的 能力。
冲压成形性能还包括：抗破裂性、贴模性、定形性
介于材料科学与冲压成形技术之间的边缘问题
二、冲压成形区域划分
四种典型工艺： 拉深 刚性凸模胀形 伸长类翻边 弯曲
复杂零件的成形经 常可视为两个或两 个以上的复合
第6章 板料的冲压成形性能与成形极限
沈阳航空工业学院
主讲：贺平
6、1 冲压成形区域与成形极限
一、概述 板料对冲压成形工艺的适应能力叫板料的冲压成形性能 冲压成形性能。 冲压成形性能 板料在成形过程中可能出现两种失稳： 拉伸失稳：板料在拉应力作用下局部出现颈缩或破裂。 拉伸失稳 压缩失稳：板料在压应力作用下出现皱纹。 压缩失稳 板料在发生失稳之前可以达到的最大变形程度叫成形极 成形极 限。 成形极限分为总体成形极限和局部成形极限。 成形极限 总体成形极限反映板料失稳前某些特定的总体尺寸可以达 到的最大变化程度，如极限拉深系数、极限胀形高度和极限翻 边系数等，它们常被用作工艺设计参数。
伸长类应变指：成形过程中材料主要受拉应力作用，产生 的伸长变形导致厚度减薄； 压缩类应变指：成形过程中材料主要受压应力作用，产生 的压缩变形导致厚度增大； 弯曲应变指： 弯曲成形过程中，外区受拉，属于伸长类 成形，内区受压，属于压缩类应变。
（表6-1） （图6-7）
Байду номын сангаас 6、2 冲压成形性能试验方法与指标
局部成形极限反映板料失稳前局部尺寸可达到的最大变化 程度，如成形时的局部极限应变即属于局部成形极限。 成形极限图（FLD）就是由不同应变路径下的局部极限应 变构成的曲线或条带形区域，它全面反映了板料在单向和双向 拉应力作用下抵抗颈缩或破裂的能力，常被用来分析解决成形 时的破裂问题。 板料的冲压成形性能包括：抗破裂性、贴模性、定型性。 贴模性指板料在冲压过程中取得模具形状的能力。 贴模性 定型性指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。 定型性 目前主要以抗破裂性作为评定板料冲压成形性的指标。
模拟试验，是指模拟某一类实际成形方法来成形小尺寸 试样的板料冲压试验。 1、胀形成形性能试验 2、扩孔成形性能试验 3、拉深成形性能试验 （1）、圆柱形平底凸模冲杯试验 （2）、TZP试验 4、弯曲成形性能试验 5、“拉深—胀形”复合成形性能试验
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。
3-2板料冲压成形性能及极限
局部成形极限 反映板料失稳 前局部尺寸可 以达到的最大 变形程度。
总体成形极限 反映板料失稳 前总体尺寸可 以达到的最大 变形程度。
（2）成形极限图 概念
成形极限图（FLD） 是用来表示金属薄板在变 形过程中，在板平面内的 两个主应变的联合作用下， 某一区域发生减薄时，就 可以获得的最大应变量。
成形极限图的应用
FLD可以用来评定板料的局部成形，成形极限图的应变水平越高， 板料的局部成形性能越好。
FLD可用来判断复杂形状冲压件工艺设计的合理性，在板成形的 有限元模拟中，成形极限图被用来作为破裂的判断准则。
FLD可用来分析冲压件的成形质量，并提供改变原设计中成形极 限的工艺对策，以消除破裂或充分发挥材料的成形能力。
FLD可用来对冲压生产过程进行监控，及时发现和解决潜在发展 的不利因素，以保轴、短 轴的尺寸即为变 形过程中，厚度 发生减薄，得到 最大变形量。
计算出椭圆的长 轴、短轴应变， 可得出次点的极 限应变。
取得足够的试验数据后，以椭圆的长轴应变ε1为纵坐 标，短轴应变ε2为横坐标，就可以绘制出成形极限图。
成 形 极 限 图
图中的阴影区域叫做临界区，变形如果位于临界区，说明此 处板材有濒临破裂的危险。因此FLD是判断和评定板材成形性能的 最简单和最直观的方法。
板料冲压成形性能及 极限
2．板料成形极限和成形极限图 （1）板料成形极限 板料在成形过程中可能出现两种失稳现象：
一种是拉伸失稳，板料在拉 应力作用下局部出现断裂或
缩颈；
另一种叫做压缩失稳，板料 在压应力作用下出现起皱。 板料在失稳之前可以达到的 最大变形程度叫做成形极限。
成形极限分为局部成形极限和总体成形极限。
绘制 实验之前，通过化学腐蚀法在板料表面制出
板 料 冲 压
锻压成形
板料冲压
1. 板料冲压的特点及应用
(2)板料冲压的应用
板料冲压在工业生产中有着广泛的应用,特别是在汽车、拖 拉机、航空、电器、仪表等工业中占有极其重要的位置。这种 工艺方法用于大批量生产时才能使冲压产品成本降低。
机械制造基础
锻压成形
❖ 板料冲压
板料冲压是指使板料经分离或变形而得到制件的加工方法。 板料冲压一般是在常温下进行的,故又称冷冲压,简称冲压。如板 料厚度超过8～10mm时,才用热冲压。冲压也属于金属塑性加工。
锻压成形
❖ 板料冲压
冲床
剪床
锻压成形
板料冲压
1. 板料冲压的特点及应用
(1)板料冲压的特点
板料冲压
2. 冲压成型基本工序
(2)变形工序
拉深是使坯料变形成开口空心零件的工序
图5.17 拉深过程简图
锻压成形
板料冲压
2. 冲压成型基本工序
(2)变形工序
弯曲是使坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序
图5.18 弯曲过程简图
锻压成形
板料冲压
2. 冲压成型基本工序
(2)变形工序
塑性弯曲时,材料产生的变形由塑性变形和弹性变形两个 部分组成。外载荷去除后,塑性变形保留下来,弹性变形消失, 被弯曲材料的形状和尺寸发生与加载时变形方向相反的变化, 从而消去一部分弯曲变形的效果。这种现象称为回弹
锻压成形 板料冲压
2. 冲压成型基本工序
(2)变形工序
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板平面方向性系数Δr=(r90°+r0°-2r45°）/2
也即是说他反映的是板平面内不同方向受力的材料成形性存在差异的程度，数值越大，说明差异越大，变形越不均匀，对冲压越不利。
板料冲压性能及测试--厚向异性系数
厚向异性系数r(也叫塑性应变比r，简称r值)是评定板料压缩类成形性能的一个重要参数。r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变εb与厚度应变εt之比，即
r=εb/εtபைடு நூலகம்
板料r值的大小，反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r=1时，为各向同性；r≠1时，为各向异性。当r＞1，说明板平面方向较厚度方向更容易变形，或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒的择优取向有关，本质上是属于板料各向异性的一个量度。