第1章(冲压变形基本原理)
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
《冲压模具设计与制造》课程教学大纲DOC
《冲压模具基础》课程教学大纲课程编号：课程英文译名：课内总学时:72学时学分：4。
5学分课程类别：必修课开课对象：汽车制造与装配技术专业执笔人：编写日期:一、课程性质、目的和任务《冲压模具设计与制造》是汽车制造及汽车整形专业的一门主干专业技术课，它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，综合性和实践性较强的课程。
其目的是使学生了解冲压变形规律,认识冲压成形工艺方法，冲压模具结构，冲压模具制造方法与手段，掌握冲压模具设计与计算方法，掌握冲压工艺与模具设计方法，冲压模具制造工艺方法，能进行中等冲压零件的冲压工艺编制,冲模设计与冲模制造工艺编制，并培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生逻辑思维能力，为毕业设计及毕业以后从事专业工作打下必要的基础。
二、教学基本要求本课程是冲压模具设计与计算，冲压模具结构,模具制造工艺方法为重点。
学外本课程应达到以下基本要求：1、能应用冲压变形理论,分析中等复杂冲压件变形特点，制定合理冲压工艺规程的能力。
2、协调冲压设备与模具的关系，选择冲压设备的能力。
3、熟悉掌握冲模设计计算方法，具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力，所设计的冲模应工作可行、操作方便、便于加工和装配,技术经济性好。
4、具备正确选择冲压模具加工方法，制定中等复杂冲模制造工艺和装配工艺的能力.5、初步具备进行多工位级进模设计和制造的能力。
6、初步具备进行分析和处理试模过程中产生的有关技术问题的能力。
三、教学内容及要求：第1章冲压模具设计与制造基础1.1 冲压成形与模具技术概述掌握冲压与冲模概念;冲压工序的分类；冲模的分类；冲模设计与制造的要求；了解冲压现状与发展方向。
1.2 冲压设备及选用了解常见冲压设备；掌握冲压设备的选用；模具的安装。
1.3 冲压变形理论基础掌握塑性变形的概念；理解塑性力学基础；掌握金属塑性变形的一些基本规律；冲压材料及其冲压成形性能.1.4 模具材料选用掌握冲压对模具材料的要求;冲模材料的选用原则;冲模常见材料及热处理要求。
第一章 冲压工艺基础-1
1
冲压工艺基础
1、工艺分析计算方法的现代化 近几年来国内外开始采用有限元法，对复杂成形件 （如汽车覆盖件）的成形过程进行应力应变分析和计算 机模拟，以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和会 发生的问题，将结果显示出来，供设计人员进行修改和 选择。这样，不但可以节省模具试制费用，缩短新产品 的试制周期，还可以逐步建立一套能结合生产实际的先 进设计方法，既促进了冲压工艺的发展，也将使塑性成 形理论逐步完善到对生产实际的指导作用。
• 所用设备：压力机（如曲柄压力机、液压机、摩擦压力机） • 所使用的成形工具为冷冲压模（简称冲模）
• 完成条件：金属板料内部产生变形的应力达到一定的数值 时，材料的某个部分便产生与应力性质相对应的变形，使 其产生塑性变形或分离，以获得需形状和尺寸的零件
1.1.2 冲压加工的3个基本要素：
冲模：冷冲压加工时，将材料加工成零件的一种特殊
把板料的边缘按曲线翻成竖立的边 缘，可分为内孔翻边和外缘翻边
内孔翻边 ——在预先冲好制件的板材半成品上
冲出竖立的边缘
圆孔翻边、异形孔翻边
－成形工序 外缘翻边 ——将板料半成品的边缘按曲线或圆
弧翻出竖立成一定角度的直边
凸曲线翻边、凹曲线翻边
－成形工序
局部成形 —— 在板料或零件表面上制成各种形状的凸起 或凹陷，以提高零件的刚性，也可称之为起 伏、压梗、压筋
航空航天制造业：
1
冲压工艺基础
汽车制造业
• 汽车制造业：
1
冲压工艺基础
1
冲压工艺基础
1
冲压工艺基础
1.2 冲压技术的发展方向
1、工艺分析计算方法的现代化 2、模具设计制造技术现代化 3、冲压生产的机械化与自动化 4、适应产品更新换代快和生产批量小的特点 5、改进板料性能，以提高其成形能力和使用 效果
锻造冲压工艺学
4.1 锻锤 利用冲击能量，结构简单，工艺适应 性好，用于锻造。
• 缺点：振动/噪音大，因此大吨位锤受到限 制。
• 中国：蒸汽-空气锤在16T以下。对大吨位 的对击锤（国内1000KJ，国外1400KJ）， 因其不利因素（噪音/振动）被抑制 。
例如上海交通大学和华中科技大学的模具中心；哈尔滨工 业大学精密热加工中心。
F 锻造新工艺：精锻、等温成形、精密碾压、电墩、旋锻、 辊锻、摆动碾压、超塑性成形等。
冲压新工艺：软模成形、差温拉深法、爆炸成形、电水成 形、电磁成形、旋压
4、锻压设备
• 锻压设备是制造产品的工具。 • 原机械部把锻压设备分为八大类，但是从
例如铸锻厂、汽车 锻件厂、机床铸造厂。 • 以加工和装配车间为主的机制厂。
例如冲压件厂、拖拉机配件厂、电机厂等。
6.2 锻压车间及其生产特点
根据生产特点，将锻压车间分为大锻件自由锻车间、中小 锻件自由锻车间、热模锻车间、冷锻和冲压车间。 • I 大锻件自由锻车间
产品：几吨到几百吨的大型自由锻件。目前自由锻 的锻件重达260吨。 原材料：钢锭 生产方式：单件/小批量 设备：水压机（30-120MN） • II中小锻件自由锻车间 产品：小于1.5吨的自由锻件。 原材料：棒材或小钢锭 生产方式：小批量 设备：1-5T蒸汽-空气锤、65-750kg空气锤
的锻造开坯，之后才进行轧或挤成板棒材。 • 锻造在机械厂应用：主要为重要零件准备毛
坯。例如圆饼→锻造成齿轮毛坯→……。 • 冲压应用：制备各工业领域的零件。
5.2 工艺流程
• 视具体零件加工/毛坯加工而定。但可以提炼 出模锻一般的工艺：下料→加热→模锻→ （切边、冲孔）→酸洗与清理→热处理→去 氧化皮（打磨或刮削）→涂漆→检验等。
冲压成形的基本理论
硬度提升而塑性下降。 加工硬化对塑性变形旳影响: ❖ 不利旳一面——使所需旳变形力增长，而且限制了材料进一
步旳变形。 ❖ 有利旳一面——板料硬化能够减小过大旳局部变形，使变形
趋于均匀，从而增大成形极限，同步也提升了材料旳强度。
19
一临界值（与应力状态无关）时，材料就开始屈服。经过单向
拉伸试验可得出，此临界值等于材料旳屈服极限
。
s
等效应力：
2 2
(1 2 )2 2 3 2 3 12
则密塞斯塑性条件可体现为：
( 1
2 )2
2
3 2
3
1 2
2
2 s
9
1.1 塑性变形与应力应变 经过计算可知，两个条件之间差别很小。若把上式进行简化，
设 1 2， 则 3最大剪应力理论可表达为：
max (1 3 ) 2 s 2
或
1 3 s
这一理论形式简朴，与试验成果基本相符，用于分析板料成形问 题有足够旳精度。但其忽视了中间应力旳作用，所以不够完善。
8
1.1 塑性变形与应力应变
2. 密塞斯塑性条件
密塞斯提出：任意应力状态下，当某点旳等效应力 到达某
屈雷斯卡(H．Tresca) 塑性条件（最大剪应力理论） 密塞斯(von Mises) 塑性条件
7
1.1 塑性变形与应力应变
1. 屈雷斯卡塑性条件（最大剪应力理论） 屈雷斯卡提出：任意应力状态下，只要最大剪应力到达某临界值 （与应力状态无关）后，材料就开始屈服。经过单向拉伸试验可 得出，此临界值等于材料屈服极限旳二分之一。
24
1.2 加工硬化与硬化曲线
② S 硬 化直线 用真实应力与真实应变建立坐标系，硬化曲线上缩颈点处旳切线 斜率为 Sb。
冲压工艺与模具设计ppt课件
(7)大量生产时，产品成本低。
精选课件ppt
24
由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、 低成本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，
因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压 件占60%~70%，仪器仪表占到60~70%，还有日常生活中的 各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重 型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。
29
分离工序示意
D
D
D
落料
D
剪切
有分离现象发生，但不
改变空间形状
精选课件ppt
30
表1-1 分离工序
精选课件ppt
31
表1-1 分离工序（续）
精选课件ppt
32
（2）成形工序
冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受 到的等效应力达到材料的屈服极限σs，但未达到强度极限σb， 使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件。成 形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。
精选课件ppt
28
1.2 冲压工艺分类
1.按变形性质分类
➢分离工序 ➢成形工序
（1）分离工序
冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变 形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生 剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主 要有剪裁、冲孔、落料、切口、剖切等。
精选课件ppt
精选课件ppt
27
总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模 具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。
发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进 入富裕社会的原动力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗 马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国际上被认为是点石成金 的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模、 食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广， 各占40%左右。
冲压工艺与模具设计章节自测题原题(修改)
第一章冲压变形的基本原理一. 填空题1、塑性变形的物体体积保持，其表达式可写成。
2、冲压工艺中采用加热成形方法，以增加材料能达到变形程度的要求。
3、压应力的数目及数值愈，拉应力数目及数值愈，金属的塑性。
4、在材料的应力状态中，压应力的成分，拉应力的成分，愈有利于材料塑性的发挥。
5、一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均，硬度也，塑性指标，这种现象称为加工硬化。
6、硬化指数n 值大，硬化效应就大，这对于变形来说就是有利的。
7、当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是，故称这种变形为变形。
8、材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的。
9、材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的和大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1、变形抗力小的软金属，其塑性一定好。
（）2、物体的塑性仅仅取决于物体的种类，与变形方式和变形条件无关。
（）3、物体某个方向上为正应力时，该方向的应变一定是正应变。
（）4、材料的塑性是物质一种不变的性质。
（）5、当坯料受三向拉应力作用，而且时，在最大拉应力方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力方向上的变形一定是压缩变形。
（）三、问答题1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些？影响金属塑性的因素有如下几个方面：2、请说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。
3、什么是材料的机械性能？材料的机械性能主要有哪些？4、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板平面各向异性指数Δ r ？它对冲压工艺有何影响？第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1、从广义来说，利用冲模使材料叫冲裁。
它包括、、、、等工序但一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
2、冲裁根据变形机理的不同，可分为和。
3、冲裁变形过程大致可分为、、三个阶段。
4、冲裁件的切断面由、、、四个部分组成。
5、冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现时形成的。
冲压工艺模具 题目及答案
绪论复习题答案一 . 填空题1 . 冷冲模是利用安装在压力机上的模具对材料施加变形力，使其产生变形或分离，从而获得冲件种压力加工方法。
2 . 因为冷冲压主要是用板料加工成零件，所以又叫板料冲压。
3 . 冷冲压不仅可以加工金属材料材料，而且还可以加工非金属材料。
4 . 冲模是利用压力机对金属或非金属材料加压，使其产生分离或变形而得到所需要冲件的工艺装备5 . 冷冲压加工获得的零件一般无需进行机械加工加工，因而是一种节省原材料、节省能耗的少、无无的加工方法。
6 . 冷冲模按工序组合形式可分为单工序模具和组合工序模具，前一种模具在冲压过程中生产率低，当量大时，一般采用后一种摸具，而这种模具又依组合方式分为复合模、级进模、复合 - 级进模等组合方式。
7 . 冲模制造的主要特征是单件小批量生产，技术要求高，精度高，是技术密集型生产。
8 . 冲压生产过程的主要特征是，依靠冲模和压力机完成加工，便于实现自动化化，生产率很高，操作方便9 冲压件的尺寸稳定，互换性好，是因为其尺寸公差由模具来保证。
二 . 判断题（正确的打√，错误的打×）1 . 冲模的制造一般是单件小批量生产，因此冲压件也是单件小批量生产。
（×）2 . 落料和弯曲都属于分离工序，而拉深、翻边则属于变形工序。
（×）3 . 复合工序、连续工序、复合—连续工序都属于组合工序。
（√）4 . 分离工序是指对工件的剪裁和冲裁工序。
（√）5 . 所有的冲裁工序都属于分离工序。
（√）6 . 成形工序是指对工件弯曲、拉深、成形等工序。
（√）7 . 成形工序是指坯料在超过弹性极限条件下而获得一定形状。
（√）8 . 把两个以上的单工序组合成一道工序，构成复合、级进、复合 - 级进模的组合工序。
（×）9 . 冲压变形也可分为伸长类和压缩类变形。
（√）10. 冲压加工只能加工形状简单的零件。
（×）11 . 冲压生产的自动化就是冲模的自动化。
冲压变形基本原理
﹡改变坯料局部区域的温度
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
A－变形区；B－传力区；C－已变形区 图１.３.３ 变形趋向性对冲压工艺的影响
《冲压工艺及模具设计》
1.4 板料冲压成形性能及冲压材料
2.变形抗力及其指标 金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为 变形抗力。通常以真实应力作为变形抗力的指标。 《冲压工艺及模具设计》
H0 HK 镦粗率： c 100% H0
第1章 冲压变形的基本原理
1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的因素
1.影响塑性的因素 内因 ：化学成分的影响；组织结构的影响 外因：变形温度 ；变形速度 ；变形的应力状态 2.影响金属变形抗力的主要因素 1)化学成分及组织的影响 2)变形温度对变形抗力的影响(如图1.1.3) 3)变形速度对变形抗力的影响 4)变形程度对变形抗力的影响 5)应力状态对变形抗力的影响
第1章 冲压变形的基本原理
1.2.1 点的应力与应变状态
１.应力：内力的强度，用σ表示。 2.点的应力状态(如图1.2.1) 3.应变：微小六面体的变形，用ε表示。
主应变
1 2 3
4.点的应变状态 空间一点无论受多少个力，都可简化为九个应力分量。在 静力平衡时，根据剪应力互等定理，可简化为六个应力分量。 主平面：剪应力为零的平面。 主应力：主平面上的应力。 《冲压工艺及模具设计》
1.4.1 板料的冲压成形性能
冲压成形性能: 板料对各种冲压成形加工的适应能力. 抗破裂性、 贴模性、定形性
第1章 冲压变形的基本原理
冲压模具设计——第一章PPT课件
第二节 冷冲压设备
1
第一章 冲压加工概述与冲压设备
第一节 冲压加工概述 一、概念
• （冷）冲压——指在室温下，利用安装
在压力机上的模具对材料施加压力，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。
加工对象：主要金属板材 加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性） 加工设备：主要是压力机 加工工艺装备：冲压模具
21
第一章 冲压加工概述与冲压设备
压力机技术规格 • （1）标称/公称压力：
• （2）滑块行程长度：成形拉深件和弯曲件应使滑 块行程长度大于制件高度的2.5～3.0倍。
• （3）行程次数
• （4）工作台面尺寸 长、宽尺寸应大于模具下模座尺寸，每边留出
60~100mm（50~70mm）。
22
第一章 冲压加工概述与冲压设备
“一模一样”的关系。冲模没有通用性。
冲模是冲压生产必不可少的工艺装备。它决定
着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
冲模的功能和作用、冲模设计与制造方法和手
段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。
4
第一章 冲压加工概述与冲压设备
冲 压 生 产 场 景
5
第一章 冲压加工概述与冲压设备
• 典型冲压模具
三、冲压工序分类
• 分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分 的应力达到强度极限σb以后，使坯料发生断裂而产 生分离。
• 分离工序主要有剪裁和冲裁等。
• 成形（变形）工序——是指坯料在冲压力作用下，
变形部分的应力达到屈服极限σs，但未达到强度极 限σb，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、
尺寸与精度制件的加工工序。 • 成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。
第一章 冲压变形的基本原理讲解
冲压工艺与模具设计
图1.2.7 几种常用冲压板料的硬化曲线
冲压工艺与模具设计
冲压工艺与模具设计
图1.3.2 冲压应力图
冲压工艺与模具设计
图1.3.2 冲压应力图
冲压工艺与模具设计
1.3.3 冲压变形图
冲压工艺与模具设计
图1.3.4 变形趋向性对冲压工艺的影响
1.1.1塑性变形的物理概念 外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排列的畸变，
引起金属形状和尺寸的变化。变形的实质是原子间的距离产生 变化。
塑性变形：金属形状和尺寸产生永久改变，这种改变不可 恢复，该变形称为塑性变形。
冲压工艺与模具设计
1.1.2 塑性变形的基本方式 单晶体：滑移（slip)、孪生 (twinning) 多晶体的塑性变形: 晶内、晶间(如图) 变形后形成的组织改变：纤维组织、变形织构
2.变形温度对塑性和变形抗力的影响
1）温度升高，回复与再结晶； 2）温度升高，原子热运动加剧；
冲压工艺与模具设计
1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的主要因素
2.变形温度对塑性和变形抗力的影响
3）温度升高，原子热振动加剧（热塑性）； 4）温度升高，晶界强度下降；
3.变形速度对塑性和变形抗力的影响
速度大时，塑性变形来不及扩展。没有足够时间回复、再结晶， 塑性降低变形抗力增大。
r θ 0,且 t 0 （如图1.3.2Ⅲ象限）
θ r 0,且 t 0
冲压工艺与模具设计
3.冲压毛坯变形区受异号应力的作用，而且拉应力的绝对值
大于压应力的绝对值。(可以分为两种情况)
r 0 θ , t 0且 r θ
（如图1.3.2）
1 2 3 0
冲压习题库
冲压习题库第1章冲压变形基础一、填空1．冷冲压是在室温下，利用安装在压力机上的对被冲材料施加一定的压力，使之产生，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。
2．用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为3．冲压工艺分为两大类，一类叫，一类是。
4．物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有，称为.5．变形温度对金属的塑性有重大影响。
就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的，塑性，变形抗力。
6．以主应力表示点的应力状态称为，表示主应力个数及其符号的简图称为可能出现的主应力图共有。
7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：8．加工硬化是指一般常用的金属材料，随着塑性变形程度的，其强度、硬度和变形抗力逐渐，而塑性和韧性逐渐9．在实际冲压时，分离或成形后的冲压件的形状和尺寸与模具工作部分形状和尺寸不尽相同，就是因卸载规律引起的造成的。
10. 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及两个方面：一是，二是二、判断（正确的在括号内打√，错误的打×）1．（）主应变状态一共有9种可能的形式。
2．（）材料的成形质量好，其成形性能一定好。
3．（）热处理退火可以消除加工硬化（冷作硬化）。
4．（）屈强比越小，则金属的成形性能越好。
5．（）拉深属于分离工序。
三、选择1．主应力状态中，，则金属的塑性越好。
A．压应力的成份越多，数值越大 B. 拉应力的成份越多，数值越大。
2．当坯料三向受拉，且σ1＞σ2＞σ3＞0时，在最大拉应力σ1方向上的变形一定是伸长变形，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是压缩变形A．伸长变形 B.压缩变形四、思考1．冷冲压的特点是什么？2．冷冲压有哪两大类基本工序？试比较分离工序和成形工序的不同之处。
3．何谓材料的板平面方向性系数？其大小对材料的冲压成形有哪些方面的影响？4．何谓材料的冲压成形性能？冲压成形性能主要包括哪两方面的内容？材料冲压成形性能良好的标志是什么？5．冲压对材料有哪些基本要求？如何合理选用冲压材料？五、问答在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。
冲压工程书
冲压工程书
摘要：
一、冲压工程的定义与分类
1.冲压工程的定义
2.冲压工程的分类
二、冲压工程的基本原理
1.冲压成型过程
2.冲压力的计算与控制
三、冲压工程的应用领域
1.汽车制造
2.电子设备制造
3.建筑材料制造
四、冲压工程的发展趋势
1.数字化与智能化
2.绿色制造与可持续发展
3.新材料与新技术的应用
正文：
冲压工程是一门研究金属板材、带材等在压力作用下发生塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的工程技术。
它在我国的制造业中占有举足轻重的地位，广泛应用于汽车、电子、建筑等多个领域。
冲压工程的基本原理是利用冲床对金属板材施加压力，使其在模具中产生
塑性变形。
冲压成型过程主要包括：送料、定位、冲压、出料等步骤。
在冲压过程中，冲压力的计算与控制至关重要，它直接影响到成品的质量与模具的寿命。
冲压工程在汽车制造领域的应用最为典型。
汽车的车身、底盘、发动机等部件的制造过程都需要冲压技术的支持。
此外，在电子设备制造、建筑材料制造等领域，冲压工程也发挥着重要作用。
例如，电子设备的外壳、建筑材料的墙板等，都是通过冲压成型得到的。
随着科技的进步，冲压工程也在不断发展。
数字化与智能化的趋势使得冲压过程更加高效、精确。
同时，绿色制造与可持续发展理念的提出，要求冲压工程在提高生产效率的同时，降低能源消耗与污染排放。
因此，新材料与新技术的应用成为冲压工程发展的重要方向。
冲压复习题及答案
第一章《冲压加工基本知识》复习题答案一、填空题1、冷冲压工艺是在压常温下，在压力机上,利用模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件的压力加工方法。
2、要使冷冲压模具正常而平稳地工作,必须要求模具压力中心与模柄的轴心线要求重合（或偏移不大）。
3、冷冲压工序分分离工序、塑性变形工序两大类.4、普通曲柄压力机的闭合高度是指滑块在下止点位置时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。
模具的闭合高度是指冲模处于闭合状态时，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离,选择压力机时，必须使模具的闭合高度介于压力机的最大闭合高度与最小闭合高度之间。
5、具有过载保护功能的压力机是摩擦压力机。
行程可调的冲床是偏心冲床。
二、判断（正确的在括号内画“√”错误的画“×”）1、模具的闭合高度可小于压力机的闭合高度。
（√）2、大批量生产基本上都采用模具，所以模具寿命越高越好。
（×）3、如果模具的闭合高度大于冲床的最大闭合高度，就会使模具安装不上。
（√）4、曲柄冲床滑块允许的最大压力，随着行程位置不同而不同。
(√）5、个别金属材料(如铅,锡）没有冷作硬化现象，塑性很好,所以它们很适宜用拉深方法加工制件。
（× )三、选择题1、曲柄压力机可分为曲轴压力机和偏心压力机，其中偏心压力机具有 B 特点.A、压力在全行程中均衡B、闭合高度可调，行程可调C、闭合高度可调，行程不可调D、有过载保护2、曲轴压力机的主要特点B、C。
A、行程可调B、行不可调C、行程和吨位可较大D、行程和吨位较小四、简答题1、什么是冷冲压加工？冷冲压成形加工与其它加工方法相比有何特点?答：冷冲压加工是在室温下，利用安装在压力机上的模具对料材施加压力，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。
冷冲压加工与其它加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的优点，生产的制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。
第1章 冲压的概念
第1章 概述
三、冲压工艺的特点及其应用
冲压生产过程的主要特点如下: (1)依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产
率很高，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
模保证，故冲压产品尺寸稳定，互换性好。 (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，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁等。
上一页 下一页 返回
第1章 概述
四、冲压工艺的应用
冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生 产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛，如汽车、拖拉机、 电器、仪表、电子、国防以及日用品中随处可见到冷冲压产 品，如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门 板，电子电器上的金属零件，枪炮弹壳等。
上一页 返回
第1章 概述
一、冲压的概念
冲压就是利用冲压模具(凸模与凹模及结构附件)安装在压力 机(例如:冲床、油压机等设备)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 一定形状和尺寸零件的一种加工方法。冲压不仅可以加工金 属材料，而且还可以加工非金属材料。
冲压模具是用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备，简称工装。 冲压加工的三要素是合理的冲压工艺、先进的模具和高效的 冲压设备。冲压加工的三要素是决定冲压质量、精度和生产 效率的关键因素，是不可分割的，先进的模具只有配备先进 的压力机和优的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品， 取得高的经济效益。
上一页 下一页 返回
第1章 概述
2.冲压技术发展方向 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
冲压模具设计(1-3)
• 有对色优金质属碳：素铜结及构其合薄金钢、板铝及，其国合家金、原镁则合规金、定钛，合钢金等。 非板金旳属表材面料质：量纸可板分、胶为木Ⅰ板(、特塑别料高板、级纤旳维精板和整云表母面等。 ),Ⅱ(高级旳精整表面),Ⅲ(较高旳精整表面
成形质量
材料旳冲压性能好是指便于冲压加工,详细而言指: 成形极限高(成形过程中材料能到达旳最大变形程度,即抗破裂性好)
成形质量好(形状尺寸精度,厚度变化,表面质量以及成形后旳物理机械性能， 即贴模性、定形性好)
第一章 冲压工艺概述
直接反应，但需 专业设备或工装
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续） 以便，易行
例如： 室温下奥氏体不锈钢旳塑性很好，能经受很大旳
变形而不破坏，但它旳变形抗力却非常大；
过热和过烧旳金属与合金，其塑性很小，甚至完 全失去塑性变形旳能力，而变形抗力也很小；
室温下旳铅，塑性很高而变形抗力又小。
变形抗力：
使金属产生塑性变形旳力为变形力，金属抵 抗变形旳力称为变形抗力。
塑性与变形抗力是两个不同旳概念：
第一章 冲压工艺概述
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时旳应力应变关系（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 相应拉应变，压应力不一定相应压应变；举例。 （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，应力分量旳大小与应变分量旳 大小顺序是相相应旳，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等， 则相应旳应变分量也相等，即 若б1＝б2，则有ε1＝ε2。
- 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)。
（3）根据全量理论得出的一些简单结论…
西华大学 张晓洪
（3）根据全量理论得出的一些简单结论
1）球应力状态下，σ1=σ2=σ3=σm，则ε1= ε2=ε3=0，此时仅有弹 性变形存在；
2）平面变形 此时，ε2=0，则有ε1=-ε3 。根据全量理论，可得σ2-σm=0或σ2=σm。 故在平面变形时，在主应力与平均应力相等的方向上不产生塑性 变形，且该方向的主应力为中间主应力（ =σ1和σ2的平均值）。 如宽板弯曲，宽度方向变形为0。 3）平板毛坯胀形时，胀形区变薄显著 中心部位的应力状态的两向等拉，厚向应力很小。σ1=σ2，σ3 =0，为平面应力状态。 由全量理论判断变形区的变形情况，ε1= ε2=-ε3/2，在拉应力方 向上为伸长变形，而厚度方向为压缩，且数值为伸长方向的2倍；
西华大学 张晓洪
（3）根据全量理论得出的一些简单结论
4）三向受压（0>σ1>σ2>σ3）时，由全量理论可知，最大压应 力σ3方向上的变形一定是压缩变形，而最小压应力σ1方向上的变 形必为伸长变形。 5）拉应力方向不一定为伸长变形，压应力方向不一定为压缩 变形，应根据与主应力的差距来判定；
6）某方向的拉应力最大，则该方向必为伸长，同理，某方向 压应力的绝对值最大，则该方向必为压缩变形。
西华大学 张晓洪
二、屈服准则和应力应变关系
（一）屈服准则 即塑性方程，指材料进入塑性状态的力学条件。
材料质点进入屈服的影响因素：材料性能、受力状态等。
材料进入塑性状态，是个复杂的过程，如何判断，前人提出了 一些方法。
1、Tresca准则
当材料中的最大剪应力达到某临界值时，该材料即进入屈服状 态。
当为单向拉伸时，可进一步化简。
该指标由拉伸试验获得。
（三）变形抗力…
西华大学 张晓洪
三、 金属的塑性与变形抗力
（三）变形抗力 1、含义：即金属抵抗变形而对外力施加者的反作用力。 2、影响变形抗力的因素： 材料的性质（如流动应力）、材料塑性成形时的状态、摩 擦条件、变形体的几何尺寸、温度、变形速度、变形程度等。
塑性和变形抗力是两个独立指标。 四、 影响金属塑性和变形抗力的主要因素…
nano
3）多晶体受三向压应力时， 晶界变位困难，增加了材料的可 塑性。
西华大学 张晓洪
三、 金属的塑性与变形抗力
（一）塑性 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。 材料的塑性与材料的性质、变形方式、变形条件有关。 （二）塑性指标 常用的塑性指标有延伸率δ和断面收缩率ψ，均是指材料因 受力变形开始破坏时的塑性变形量。
（二）趋向性控制措施…
西华大学 张晓洪
（二）变形趋向性的控制措施
1、合理地确定毛坯尺寸 实例：右图中D0、d0 D0/dp、d0/dp均小时：拉深 D0/dp、d0/dp均大时：翻边 D0/dp大、d0/dp小时：胀形 应用实例。 钢球活座套
2、正确设计模具工作部分形状 和尺寸…
西华大学 张晓洪
（二）变形趋向性的控制措施
西华大学 张晓洪
β值的具体取值
中 间 应 力 σ 2=σ 1或σ 2=σ
β
应 力 状 态 单向应力叠加三向 等应力
应 用 举 例 软凸模胀形、外缘翻 边 宽板弯曲
3
1.0
σ 2=(σ 1+σ 3)/2 σ 1不属于上面两 种情况
1.155 平面应变状态
≈1.1
其他应力状态(如平 缩口、拉深 面应力状态等)
塑性变形：指作用于物体的外力去除后，物体不能恢复自己 原始形状和尺寸的变形。
总变形：实际冲压成形的情形，是二者兼而有之。 冲压成形即是利用材料的塑性变形的加工工艺。 二、塑性变形的基本形式 …
西华大学 张晓洪
二、塑性变形的基本形式
1、滑移：作用在晶体上的剪切应力达到一定数值后，晶 体的一部分沿一定的晶面和晶向相对另一部分产生移动。 2、孪动：作用 在晶体上的剪切应 力达到一定数值后， 晶体的一部分相对 另一部分产生移动， 而已变形部分的晶 体位向发生变化， 与未变形部分以孪 动面对称。
西华大学 张晓洪
四、 影响金属塑性和变形抗力的主要因素
含内、外两个大的因素。
（一）化学成分的影响
影响碳钢和合金钢的物质 碳含量、有益杂质含量（硅≤0.5% 、锰≤0.7% ） 合金元素含量 杂质含量（磷、硫、氮、氢、氧）
钢中的杂质
（二）组织形式的影响
单相与多相、晶粒的细化、钢的处理工艺（冶炼、浇铸、锻 轧、热处理） （三）变形温度对塑性和变形抗力的影响…
西华大学 张晓洪
（二）屈服准则的几何表示
1、Tresca准则的图形表示
平面应力状态，σ2=0，见图。
2、Mises准则的图形表示 σ2=0时，准则变成如下形式：
3、二者的比较
西华大学 张晓洪
（三）塑性变形时应力应变的关系
1、弹性材料的加载 线性、可逆。 2、塑性材料的加载 非线性、不可逆，如图。
3、一点的应力分析 1）球应力状态（三向等压、静水压力）
2）平均应力
平均应力与坐标的选取无关。
3）应力的叠加
西华大学 张晓洪
3、应力的叠加（续） 应力球张量：三向等应力状态，不产生剪应力，故不改变 物体形状，体积略变； 应力偏张量：三应力的平均值为零，不引起物体体积的变 化，但产生的剪应力与原应力张量完全相同。 4、主剪应力和主剪应力面
西华大学 张晓洪
四、 影响金属塑性和变形抗力的主要因素
（三）变形温度对塑性和变形抗力的影响 一般，若温度↑，则 δ ↑ ，σ ↓，因为： 回复与再结晶 原子动能加大出现新的滑移系 热塑性 晶界强度
变形温度对塑性和变形抗力的影响图
西华大学 张晓洪
四、 影响金属塑性和变形抗力的主要因素
（四）变形速度对塑性和变形抗力的影响 变形速度含义。 1、速度大时，同时驱动的位错增多，临界剪应力提高，变形 抗力增大；此时主要为弹性变形。 2、速度大时，回复与再结晶时间少，增抗力，减少塑性； 3、速度大时，变形能转化为热能，有利于塑性。 在中小型冲压机上，变形速度主要章将介绍如下内容： 第一节 金属塑性变形的基本概念 第二节 金属塑性变形的力学基础 第三节 冲压成形时变形毛坯的力学特点与分类 第四节 板料冲压成形性能及冲压材料
西华大学 张晓洪
第一节 金属塑性变形的基本概念
金属是一种多晶体。 一、物理概念 弹性变形：指作用于物体的外力去除后，物体能完全恢复自 己原始形状和尺寸的变形。
西华大学 张晓洪
三、硬化与硬化曲线
（一）硬化概念 即材料冷冲压过程中其性能指标发生变化的一种现象。
1、硬化的结果
（1）强度指标发生变化：σs和σb一般增大； （2）塑性指标降低：δ和ψ 2、影响硬化的因素 （1）材料本身的性能
（2）材料的变形条件，或加载过程
3、冷作硬化的利弊
硬化致变形转向未变化或少变化部分而均化，如拉深、胀形等； 塑性降低而变形困难，如翻孔的预孔冲制时导致的硬化，不利于翻边的完成。
西华大学 张晓洪
二、板材冲压成形的试验方法
1、板材的冲压成形试验方法概述 （1）直接试验：通过特定的压力设备，让试样所受到的应力状态 和所产生的变形过程都与在实际加工中试样所受的负荷和产生的变 形过程相似，从而测定特定的负荷或变形量，当作判定金属成型性 能尺度的一种工艺性试验 。 （2）间接试验（基础试 验），是使材料进行单纯的 变形过程，通过测定各种与 材料成型性能相关的各种参 数，把握其物理意义，掌握 强度及变形特性。 具体的试验方法…
西华大学 张晓洪
3、滑移和孪动的差别： 滑移是渐进的； 孪动导致金属的破环； 孪动所需切应力大得多。 4、晶间变形：指晶粒间 发生的移动和转动。 5、塑性变形与晶间变形 的关系 1）加强晶间结合力、减 少晶间变形、有利于晶内变 形的因素均可提高材料的塑 性变形能力；
2）晶粒间的杂质使晶界结合 力降低，晶界变脆，不利于材料 的塑性变形；
西华大学 张晓洪
2、Mises准则
Von Mises提出，当材料中的等效应力达到某一临界值时， 材料开始屈服。即：
Mises准则比Tresca准则多考虑了中间应力，故比之更接近 实验数据。
西华大学 张晓洪
写成与Tresca准则类似的方程形式，可为：
其中，β=1～1.155，β值的具体取值如下：
（1）单向拉伸、单向压缩、双向等拉、双向等压时：β=1 （2）纯剪（σ1=-σ3，σ2=0）、 平面应变[σ2=（σ1+σ3）/2] ：β=1.155 （3）其它（应力分量未知）时：β=1.1
在塑性变形阶段，硬化曲线上每一点的应力值都可理解为材料在 相应变形程度下的屈服点。
3、塑性变形的分析理论…
西华大学 张晓洪
3、塑性变形的分析理论
（1）增量理论 塑性变形时，材料的应变增量正比于应力偏量。
据此可写出瞬态形变方程，通过积分可得出整个变形过程。 该模型与实际状态相近，但计算复杂，尤其是冷作硬化问题。
西华大学 张晓洪
5、等效应力（广义应力、应力强度）
特例：单向应力、球应力、一般等状态 等效应力作用：描述偏张量的合成效果，用一个指标描述 了对塑性变形有效的应力部分。
西华大学 张晓洪
6、一点的主应变状态
与应力对应，任何单元上均有正应变和剪应变； 任何单元上，可找出应变主轴，则其上的应变为主应变。
一、变形毛坯的分区 变形区 不变形区：已变形区、待变形区、单纯不变形区、传力区
西华大学 张晓洪
变形区的应力应变特点总结
变形可分二大类： 1、伸长类变形 指作用于毛坯变形区内的应力其绝对值最大者为拉应力时， 在这个方向上的变形后一定是伸长变形。
变形图中的MON、NOA、AOB、BOC、COD五区。
2、压缩类变形
推导…
三个主应变关系说明： （1）形状尺寸变化而体积不变； （2）必有一个最大的应变与另2个符号相反；