冲压变形基础
第一章 冲压变形的基本原理 复习题答案
第一章冲压变形的基本原理复习题答案一、填空题1.塑性变形的物体体积保持不变，其表达式可写成ε1+ε2+ε3=0。
2.冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属材料。
3.物体在外力的作用下会产生变形，如果外力取消后，物体不能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称为塑性变形。
4.影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、变形速度、变形的应力与应变状态、金属的尺寸因素。
5.在冲压工艺中，有时也采用加热冲压成形方法，加热的目的是提高塑性，降低变形抗力。
6.材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容。
7.压应力的数目及数值愈大，拉应力数目及数值愈小，金属的塑性愈好。
8.在同号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值较大，而在异号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值就比较小。
9.在材料的应力状态中，压应力的成分愈多，拉应力的成分愈少，愈有利于材料塑性的发挥。
10.一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，塑性指标降低，这种现象称为加工硬化。
11.用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率、均匀伸长率、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数γ和板平面方向性系数△γ。
12.在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数△γ越大，则凸耳的高度越大。
13.硬化指数n值大，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说就是有利的。
14.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伸长变形，故称这种变形为伸长类变形。
15. 当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种变形为压缩类变形。
16. 材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
17. 材料的冲压性能好，就是说其便于冲压加工，一次冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大，生产率高，容易得到高质量的冲压件，模具寿命长等。
18. 材料的屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比。
冲压模板件变形原因
冲压模板件变形原因冲压模板件的变形是指在冲压过程中，模板件的形状发生了异常变化。
这种变形常常导致模板件无法满足设计要求，从而影响产品的质量和功能。
冲压模板件变形的原因可以归结为以下几个方面：1. 材料的选择与性能：模板件的变形与材料的选择和性能密切相关。
如果使用的材料强度不够高或者韧性较差，模板件在受力后容易发生塑性变形。
此外，材料的厚度和硬度也会影响模板件的变形。
选择合适的材料以及优化材料的性能可以减少模板件的变形风险。
2. 冲压模具的设计与加工：冲压模具的设计和加工质量直接影响模板件的变形。
如果模具的结构不合理或加工精度不高，会导致模板件在冲压过程中受到不均匀的应力分布，从而引发变形。
因此，合理设计和高质量的模具制造是减少模板件变形的关键。
3. 冲压工艺参数的选择：冲压工艺参数包括冲头的速度、压力、冲孔位置等。
这些参数的选择与调整直接影响到模板件的形状和变形情况。
不合理的工艺参数选择可能会引起模板件变形。
因此，对冲压工艺参数的合理优化和调整是减少模板件变形的重要措施。
4. 模板件的结构设计：模板件的结构设计包括形状、尺寸等方面。
如果模板件的结构设计不合理，容易导致在受到应力时发生形状变化，进而产生变形。
因此，合理的模板件结构设计是预防变形的关键。
综上所述，冲压模板件变形是由材料的选择与性能、冲压模具的设计与加工、冲压工艺参数的选择以及模板件的结构设计等多个方面共同作用所致。
通过选择合适的材料、优化模具设计和加工精度、合理调整工艺参数以及优化模板件的结构设计，可以有效减少冲压模板件的变形。
这将有助于提高产品的质量和功能。
(1-3)冲压变形理论基础
1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
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，• 拉应力不一定对 即 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，• 对应的应变分量也相等，即若 则 б1＝б2，则有ε1＝ε2。
方板拉深试验——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
a)
b)
缩口加工中制件各区的划分 A-传力区；B-变形区；C-已变形区。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
1.当D-d较大，h较小，翻边。 2.当D-d较小，h较大时：
a. 拉深后切底切边缘；
b. 将D0增大，翻边后再切 边缘。
变形趋向性对冲压工艺的影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流 开流：在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动。 如加大圆角半径和间隙、减小摩擦等。 限流： 在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流动。 如减小圆角半径和间隙、增大摩擦等。 板料各区的划分： 变形区，传力区， 不变形区，已变形区 弱区先变形，变形区为弱区
S S
一般应力状态：σ 1-σ 3=β σ
式中 σ1、σ3 、σS——最大主应 力、最小主应力和屈服应力； β——应力状态系数 ，一般近 似取1.1。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
冲压工艺的基础知识及实例PPT课件
五金零件的冲压工艺通常包括落 料、弯曲、拉伸、成形等工序， 根据零件的不同要求，可以选择 不同的冲压工艺和模具结构。
家用电器外壳的冲压工艺
家用电器外壳是指家用电器产品的外壳 和支架，通常由金属材料制成。
冲压工艺是制造家用电器外壳的主要方 家用电器外壳的冲压工艺通常包括落料、 法之一，通过模具对金属材料进行冲压， 拉伸、成形等工序，同时还需要考虑到
精度、效率和质量。
环保与可持续发展
随着全球环保意识的不断提高， 未来的冲压工艺将更加注重环保 和可持续发展，如采用环保材料、 节能技术等，推动冲压行业实现
绿色发展。
跨领域合作
未来的冲压工艺将更加注重与其 他领域的合作，如与新材料、新 工艺、智能制造等领域进行交叉 融合，推动冲压工艺的创新发展。
THANKS
冲压
通过模具和冲压设备对板料进 行塑性变形，使其成为所需形
状和尺寸的零件。
下料
将冲压完成的零件从模具中取 出，并进行必要的检查和修整
。
质量检测
对冲压完成的零件进行质量检 测，确保其符合要求。
冲压后的处理
清理
对零件进行清洗，去除表面的 油污、毛刺和氧化皮等。
校正
对零件的形状和尺寸进行校正 ，确保其符合最终要求。
冲压工艺的市场前景
汽车行业需求
随着汽车轻量化、安全性要求的 提高，冲压工艺在汽车行业的应
用将更加广泛。
电子产品制造
随着电子产品更新换代加速，精密、 小型化的冲压件需求将持续增长。
航空航天领域
随着航空航天技术的进步，高性能、 高精度的冲压件需求也将增加。
06
结论
总结冲压工艺的重要性和应用
重要性
冲压工艺是一种重要的金属加工技术，广泛应用于汽车、电子、航空航天等制造业领域。通过冲压工 艺可以制造出各种形状复杂、精度要求高的零部件，对提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
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。
冲压工艺基础知识及质量保证培训
冲压工艺基础知识及质量保证培训一、冲压工艺基础知识1. 冲压工艺概述冲压工艺是一种利用模具将金属板材受力变形而成型的加工工艺。
冲压工艺广泛应用于汽车制造、家电制造、机械制造以及航空航天等领域，是实现多种金属零件批量生产的主要工艺之一。
2. 冲压工艺的原理冲压工艺的基本原理是通过模具将金属板材置于冲模和模具之间，施加压力将金属板材沿模具表面的凹凸部分形成所需的形状。
通过不同的模具设计和冲压工艺参数设置，可以得到不同形状和尺寸的金属零件。
3. 冲压工艺的优点冲压工艺具有高效、高质、低耗的特点，可以实现金属零件的批量生产，具有良好的经济效益和社会效益。
此外，冲压工艺还可以实现复杂形状的金属零件加工，提高了产品的设计自由度和外观质量。
4. 冲压工艺的分类根据冲压工艺的不同特点，可以将其分为冲裁、成形、冲粉、翻边等不同类型的工艺。
不同的工艺有不同的特点和适用范围，可以根据具体的产品要求选择合适的工艺。
二、质量保证培训1. 冲压工艺质量要求冲压工艺在应用过程中，需要保证产品的质量，提高产品的可靠性和稳定性。
因此，需要在冲压工艺中加强质量管理，把握好从材料选型到模具设计和操作过程中的每一个环节，确保产品的质量符合客户要求。
2. 质量保证体系建立健全的冲压工艺质量保证体系是保证产品质量的重要手段。
质量保证体系应该包括质量管理、质量控制、质量检验等多个方面的内容，形成一个完整的质量管理体系。
3. 质量保证培训为了提高员工的质量管理意识和技术水平，需要给冲压工艺的操作人员进行质量保证培训。
培训内容包括产品质量要求、质量管理体系、质量控制方法、质量检验技术等，通过培训提高员工的专业水平和质量意识。
4. 质量保证实施在冲压工艺的实施过程中，需要严格执行质量保证体系，确保各项管理制度得到有效执行。
此外，需要加强对不良品和质量问题的分析和处理，及时找出问题的原因和解决方案，及时采取有效的措施做好产品的质量保证。
三、总结冲压工艺作为一种重要的金属加工工艺，在工业生产中具有重要的地位和作用。
冲压模具基础培训课件(PPT 68页)
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。 影响金属塑性的因素包括两个方面：
➢ 金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等；
➢ 变形时的外部条件，如变形温度、变形速度以及
变形方式等
（2）变形抗力：
反映了金属在外力作用下抵抗塑性变形的能力。
影响变形抗力的因素：
✓ 金属的内部性质 ✓ 变形条件(即变形温度、变形速度和变形程度)
1 冲压工艺基础
表1-6 冲模常用一般零件的材料及热处理要求
1 冲压工艺基础
表1-7 常用冷变形模具钢的预热和加热规范
钢号
T 8A T 10A 9M n2V CrW M n 9CrW M n 9SiC r G Cr15 C r1 2
Cr12M oV
Cr6W V W 18Cr4V W 6M o5Cr4V2
b) 冲孔模
c) 剪切模
d) 修边模
e) 切口模
图1-1 冲裁模常见结构
f) 剖切模
1 冲压工艺基础
（2）弯曲模 将坯料弯曲成一定形状的模具。
1—上模板；2—凸模；3—压边圈；4—定位板；5—凹模； 6—凹模固定板；7—下模板 图1-2 弯曲模
1 冲压工艺基础
（3）拉深模 将平板料变成一定形状的空心件的模具 （如图1-3）。
a）随着温度的升高，发生了回复与再结晶
主
b） 温度升高，临界剪应力降低，滑移系增加
要
原
c） 新的塑性变形方式—热塑性的产生。
因
d） 温度升高导致晶界的切变抗力显著降低，
晶界易于滑动
✓ 变形速度（单位时间内的变化量） a）高速时，位错更快的运动，金属晶体的临界 剪应力升高，塑性降低
b）变形速度低，变形体吸收的变形能可转化为 热能，使变形体温度升高，使金属软化。 ✓ 应力应变状态
第一章冲压变形的基本原理
第一章冲压变形的基本原理金属塑性变形的基本概念金属在外力作用下产生形状和尺寸的变化称为变形，变形分为弹性变形和塑性变形。
而冲压加工就是利用金属的塑性变形成形制件的一种金属加工方法。
要掌握冲压成形加工技术，首先必须了解金属塑性变形的一些基本原理。
1.1.1 塑性变形的物理概念所有的固体金属都是晶体，原子在晶体所占的空间内有序排列。
在没有外力作用时，金属中原子处于稳定的平衡状态，金属物体具有自己的形状与尺寸。
施加外力，会破坏原子间原来的平衡状态，造成原子排畸变图1.1.1，引起金属形状与尺寸的变化。
图1.1.1 晶格畸变a)无外力作用；b)外力作用产生弹性畸变；c)晶格滑移或孪动；d)外力卸去后的永久变形假若除去外力，金属中原子立即恢复到原来稳定平衡的位置，原子排列畸变消失和金属完全恢复了自己的原始形状和尺寸，则这样的变形称为弹性变形（图 1.1.1a ）。
增大外力，原子排列的畸变程度增加，移动距离有可能大于受力前的原子间距离，这时晶体中一部分原子相对于另一部分产生较大的错动（图 1.1.1c ）。
外力除去以后，原子间的距离虽然仍可恢复原状，但错动了的原子并不能再回到其原始位置（图），金属的形状和尺寸也都发生了永久改变。
这种在外力作用下产生不可恢复的永久变形称为塑性变形。
受外力作用时，原子总是离开平衡位置而移动。
因此，在塑性变形条件下，总变形既包括塑性变形，也包括除去外力后消失的弹性变形。
1.1.2塑性变形的基本形式金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。
1.滑移当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方向，与另一部分之间作相对移动，这种现象叫滑移，图1.1.1。
金属的滑移面，一般都是晶格中原子分布最密的面，滑移方向则是原子分布最密的结晶方向，因为沿着原子分布最密的面和方向滑移的阻力最小。
冲压工艺基础知识
冲压工艺基础知识简介冲压工艺是一种通过模具对金属板材进行变形加工的方法，广泛应用于汽车、航空航天、电子等行业。
冲压工艺可以高效地生产出形状复杂、尺寸精度高的零部件，并具有高生产效率、低成本等优点。
本文将介绍冲压工艺的基础知识，包括冲压工艺的分类、工艺流程以及常见的冲压缺陷等内容。
冲压工艺的分类根据冲压过程中是否改变工件厚度的方式，冲压工艺可以分为冷冲压和热冲压两种类型。
冷冲压冷冲压是指在常温下进行的冲压工艺。
其主要优点是工件的尺寸精度高、表面质量好、成本低。
冷冲压适用于处理普通的金属板材，如钢板、铝板等。
热冲压热冲压是指在加热状态下进行的冲压工艺。
加热可以使金属板材的塑性增大，从而提高冲压过程中的变形能力。
热冲压适用于处理高强度钢板等特殊材料。
冲压工艺流程冲压工艺通常包括以下几个步骤：设计模具、切割材料、成形、清洁和涂装。
设计模具设计模具是冲压工艺的第一步，它决定了最终产品的形状和尺寸。
模具通常由上下两部分组成，上模和下模。
上模固定在压力机的上部，下模固定在压力机的下部。
当上下模合上时，工件位于模具的中间位置。
切割材料在冲压工艺中，首先需要切割出合适尺寸的金属板材。
常用的切割方法包括剪切和切割机。
剪切是通过剪刀式刀具对金属板材进行切割，切割机则是通过旋转锯片或刀片对板材进行切割。
成形成形是冲压工艺的核心步骤，通过对金属板材施加力和压力，使其变形成模具所需的形状。
常见的成形方法包括拉伸、压制、弯曲等。
清洁和涂装在完成成形后，工件通常需要进行清洁和涂装，以提高表面质量和防止腐蚀。
清洁可以通过酸洗、脱脂等方法实现，涂装可以采用喷涂、电镀等方式进行。
常见的冲压缺陷在冲压过程中，常常会出现一些缺陷问题，影响产品的质量和可靠性。
以下是几种常见的冲压缺陷：凹陷凹陷是指在冲压过程中出现的凹痕或凹洞。
凹陷通常是由于材料的屈服限制或模具设计不当引起的。
裂纹裂纹是指在冲压过程中出现的裂痕或断裂。
裂纹通常是由于过大的应力或材料的疲劳引起的。
冲压出现压伤和变形的原因
冲压出现压伤和变形的原因冲压是一种常用的金属加工方法，通过施加外力将金属材料加工成所需形状的工艺过程。
然而，在冲压过程中，有时会出现压伤和变形的情况。
本文将从多个方面分析冲压出现压伤和变形的原因。
冲压过程中出现压伤的原因主要有以下几点。
第一，材料的硬度不均匀。
由于金属材料的硬度不均匀，导致在冲压过程中，部分区域受到的压力较大，从而造成压伤的现象。
第二，冲压模具的设计不合理。
如果冲压模具的设计存在缺陷，比如边缘过于锐利或者内部存在凸起，都会增加材料受力的集中程度，从而引发压伤。
第三，冲压机的调整不当。
冲压机在使用前需要进行调整，包括调整压力、速度等参数，如果调整不当，也会造成压伤。
冲压过程中出现变形的原因也有多种。
首先，材料的延展性不足。
金属材料在冲压过程中需要发生塑性变形，如果材料的延展性不足，就会难以实现所需的形状，从而产生变形。
第二，冲压模具的设计缺陷。
如果冲压模具的设计不合理，比如凸模和凹模的配合度不好，就会导致材料变形。
第三，冲压机的操作不规范。
冲压机在操作过程中需要保持稳定的速度和力度，如果操作不规范，就会导致材料变形。
第四，材料的温度过高。
在冲压过程中，如果材料的温度过高，就会导致材料软化，从而引起变形。
为了避免压伤和变形的发生，可以采取以下措施。
首先，选择适合的材料。
在冲压过程中，应根据具体情况选择硬度均匀、延展性好的金属材料，以保证冲压过程的稳定性。
其次，合理设计冲压模具。
冲压模具的设计应考虑到材料的变形特性，减少材料的受力集中度，从而降低压伤和变形的风险。
再次，进行合适的冲压机调整。
在使用冲压机前，应对机器进行适当的调整，包括调整压力、速度等参数，以确保冲压过程的稳定性。
最后，控制材料的温度。
在冲压过程中，应控制好材料的温度，避免过高的温度导致材料软化，从而引起变形。
冲压出现压伤和变形的原因有很多，包括材料的硬度不均匀、冲压模具的设计不合理、冲压机的调整不当、材料的延展性不足等。
冲压工艺与模具设计习题及答案
第2章冲压变形基础一、填空1．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。
冲压件的变形与塑性形变分析
冲压件的变形与塑性形变分析冲压件是一种常见的金属制造工艺，它通过将金属板料置于冲压模具中，施加压力使板料在模具中发生塑性变形，最终得到所需形状的金属零件。
在冲压过程中，由于受力的作用，冲压件会发生变形和塑性形变。
本文将对冲压件的变形与塑性形变进行分析与探讨。
首先，冲压件的变形主要包括平面形状的变化和厚度的变化。
在冲压过程中，金属板料受到模具的局部压力，使得板料在压力作用下向内或向外变形。
一般情况下，平面形状的变化主要取决于冲层的凸出或凹陷，而厚度的变化则与板料的塑性变形程度相关。
其次，冲压件的塑性形变是指金属板料在冲压过程中的可塑性变形。
金属板料在受到较大的压力作用下，原来平面的板材会发生弯曲、伸展等塑性变形，以适应模具的形状。
塑性形变的程度决定了冲压件的形状和精度。
塑性形变过大会导致冲压件产生裂纹、变形不良等缺陷，塑性形变过小则难以得到所需形状。
冲压件的变形与塑性形变主要受到以下几个因素的影响：1. 材料的选择：不同材料具有不同的塑性变形能力，因此材料的选择对于冲压件的变形和塑性形变至关重要。
常见的冲压材料有冷轧板、热轧板、不锈钢、铝合金等。
2. 模具设计：冲压件的形状和精度受制于模具的设计。
模具的凸模和凹模之间的间隙大小直接影响到冲压件的厚度和形状的变化。
3. 冲床参数：冲床的参数设置对于冲压件的变形和塑性形变同样具有重要影响。
冲床的压力、速度和行程等参数需要根据具体的冲压工艺和板料性质进行合理设置。
4. 加工工艺：冲压工艺的选择和操作对冲压件的变形和塑性形变有重要影响。
例如，预定位和多次冲压等工艺可以有效控制冲压件的变形。
冲压件的变形与塑性形变分析对于冲压工艺的优化和产品质量的提高至关重要。
通过分析不同因素对变形和塑性形变的影响，可以制定合理的工艺参数和优化模具设计，从而减少冲压件的变形和缺陷率，提高冲压件的成品率和品质。
在实际工程应用中，变形与塑性形变分析可以通过有限元模拟等数值模拟方法进行。
冲压变形基础习题与解答
第2章冲压变形基础（答案）一、填空1．在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，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冲压模具。
3．冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。
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形状和尺寸，称为塑性变形。
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：随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。
6．以主应力表示点的应力状态称为主应力状态，表示主应力个数及其符号的简图称为主应力图。
可能出现的主应力图共有九种。
7．塑性变形时的体积不变定律用公式来表示为：ε1+ε2+ε3=0。
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增加，其强度、硬度和变形抗力逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低。
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弹性回复(简称回弹)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。
冲压成形性能是一个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，有两个方面：一是成形极限，二是成形质量。
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， A ，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 A ，在最小拉应力σ3方向上的变形一定是 BA．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。
冲压工艺基础知识及实战
弯曲后直边不满足要求
三、冲压工序
2.5弯曲 把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件。
回弹现象——由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回弹角为0～10°
四、冲压模具
模具基本结构 冲模通常由上、下模（凸、凹模）两部分构成 2.1工作部分 2.2导向 2.3定位 2.4限位 2.5弹性元件 2.6起吊和翻转 2.7常见部件
落料
zzzzzzzzz
分离工序（冲裁）
废料
零件
用冲模沿封闭曲线冲切，冲下的部分是废料。用于制造各种平板形状的零件。
冲孔
用冲模沿不封闭的曲线进行分切产生分离
切断
将成型零件边缘切齐或者一定形状切成。
修边
零件
废料
1. 冲裁变形过程
弹性变形
塑性变形
断裂分离
影响冲裁的主要因素：冲模间隙、刃口的锋利程度及冲裁力。
一、冲压概述
冲压零件
设备
材料
模具
冲压设备 机械压力机 液压机
冲压模具 冲压加工的主要工艺装备 冲压件质量与模具关系最大
冲压材料 板材 带材 管材及其他型材
3. 冲压三要素
常用冲压材料
黑色金属
金属材料
非金属材料
有色金属
各种钢 不锈钢：1Cr18Ni9Ti
铜及铜合金：T1、T2、H62、H68 铝及铝合金：2A12 、1060
三、冲压工序
三、冲压工序
1.分离工序（切断面结构）
磨具冲头
原料
磨具凹模
磨具压块
三、冲压工序
1.分离工序（切断面结构）
磨具冲头
原料
磨具凹模
凹模和凸模的间隙，一般为板厚的5%~10%
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。
第一章 冲压变形的基本原理
冲压工艺与模具设计
图1.2.1 一点的应力状态
（a）受力物体 （b）任意坐标系（c） 主轴坐标系
冲压工艺与模具设计
1.2.4 屈服准则的几何表示 （a）平面上两屈服准则表达 (b) 主应力空间两屈服准则表达
冲压工艺与模具设计
图1.2.5 单向拉应力－应变曲线
冲压工艺与模具设计
图1.2.6 实际应力曲线与假象应力曲线
冲压工艺与模具设计
1.2 塑性变形的力学基础
外力
内力
模具
毛坯
零件
毛坯的变形都是模具对毛坯施加外力所引起内力或由
内力直接作用的结果。应力就是毛坯内单位面积上作用的
内力。应力应理解为一极小面积上的内力与该面积比值的
极限，即:
lim P dP
F0 F dF
冲压工艺与模具设计
1.2.1 一点的应力与应变状态 １.一点的应力状态:
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 物体受力产生变形, 所以应力与应变之间一定
存在着某种关系。 弹性变形时, 应 力E与应变之间的关系是线性的、
可逆的, 变形是可以恢复的。 （胡克定律 ）
单向拉伸应力-应变曲线(如图1.2.5)
冲压工艺与模具设计
1.2.3 塑性变形时应力与应变的关系 增量理论 : 瞬间的应变增量与相应应力的关系
1.屈雷斯加(H·Tresca)屈服准则
力屈达雷到斯某加一于定1m值a8x 6时412 ，(年 m材提ax 料出 mi即n:) 当行K材屈料服中。的因最此大，剪该应准 则又称为最大剪应力屈服准则。其数学表达式为:
冲压工艺与模具设计
1.2.2 屈服准则（塑性条件） 2. 密席斯(Von Mises)屈服准则 密席斯于1913年提出了另一屈服准则: 当材料
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塑性成型工艺（冲压）主讲:刘建---版权所有(2008-2009)主要内容：一、冲压变形的基本原理概述二、冲压材料及其冲压成形性能学习目的与要求：◆掌握金属塑性变形的基本概念◆掌握板料冲压性能和常见的冲压材料；◆了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点教学难点与重点：◆重点：塑性变形、塑性、变形抗力、主应力状态、主应变状态等概念、冲压成形基本规律及应用、冲压成形性能指标、常见冲压材料及其在图纸上的表示；◆难点：冲压成形基本规律、冲压成形性能。
1、金属塑性变形的基本概念在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变形分为弹性变形(elastic deformation )与塑性变形(plastic deforma tion )．弹性(elasticity )：卸载后变形可以恢复特性，可逆性 塑性(plasticity )：物体产生永久变形的能力，不可逆性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。
弹性变形：作用于物体的外力去除后，由于外力引起的变形随之消失，物体能完全恢复自己的原始形状和尺寸。
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、晶间变形后形成的组织改变：纤维组织、变形织构1.3 金属的塑性与变形抗力1.塑性及塑性指标塑性：指金属在外力的作用下，能稳定的发挥塑性变形而不破坏其完整性的能力。
塑性指标：常用的塑性指标有延伸率断面收缩率2.变形抗力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。
%100L L L 00K ⨯-=δ%10000⨯-=A A A K ψ塑性与变形抗力是两个不同的概念：塑性：反映变形的能力。
变形抗力：是塑性变形的难易程度。
4）尺寸因素：对同一材料，在其他条件相同时，尺寸越大，塑性越差，变形抗力越小。
1）变形温度：一般随温度升高，塑性增加，变形抗力下降。
2、影响金属塑性和变形抗力的因素2）应变速率：应变速率是指单位时间内应变的变化量。
应变速率太大变形抗力增加，塑性降低。
3）应力、应变状态：在主应力状态中，静水压力越大，塑性越好；静水应力的绝对值越大，变形抗力越大。
静水应力：1233m σσσσ++=弹性变形时，物体体积的变化与平均应力成正比。
塑性变形的物体的体积保持不变，塑性变形前的体积等于其变形后的体积。
1230εεε++=3、塑性变形体积不变条件推论：﹡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,这个主应变的绝对值最大，称为最大主应变；﹡已知两个应变就可求第三个应变。
﹡任何一种物质的塑性变形方式只有三种，与此对应的主应变状态图也只有三种。
塑性条件是指受力物体内不同应力状态下的质点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所需遵守的条件，也称屈服准则。
1）屈雷斯加（H.Tresca ）准则max min max 22s σσστ-==4、塑性条件（屈服准则）又称最大切应力不变条件2）米塞斯（Von.Mises ）准则13s σσβσ-=工程上一般用：4、塑性条件（屈服准则）（续）或又称常量形变能量准则屈服准则的几何表示：在平面应力状态时，屈服准则可用屈服轨迹来表示。
试验表明，对于绝大多数金属材料，米塞斯准则较之屈雷斯加准则更接近于实验数据。
这两个屈服准则实际上相当接近，对有两个主应力相等的应力状态来说，两个准则完全一致。
5、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、变形是可恢复的，与加载历史无关。
塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。
εσE =（虎克定律）5、金属塑性变形时的应力应变关系（续）1）增量理论（流动理论）增量理论仅适用于理想刚塑性材料，虽比较严密，但在解决实际问题时颇为不便。
专业学者又提出了全量理论。
312123m m md d d d λεεεσσσσσσ===---——瞬间的应变增量与相应应力的关系、金属塑性变形时的应力应变关系（续）2）全量理论（流动理论）λσσεεσσεεσσεε=--=--=--mm m m m m 332211由于塑性变形时体积不变，即，所以上式可写成：0=m ελσσεσσεσσε=-=-=-mm m 332211——主应变差与主应力差成比例5、金属塑性变形时的应力应变关系(续）假如塑性变形过程中的主应力方向不变，而且各应力之间的比例也保持不变，全量理论与增量理论的计算结果是一致的。
所以在这种情况下完全可以应用全量理论。
在不进行详细的理论与计算的条件下，利用全量理论,并结合塑性变形体积不变定律，可以对塑性变形中某些特定的、有代表性的应变和应力的性质作出大致的分析和判断。
如：1322σσσ+=1）平面应变时，必定有如宽板弯曲时，宽度方向的变形为零，即属于这种情况。
123mσσσσ===2）当时，毛坯受三向等拉或三向等压应力状态作用。
毛坯不产生塑性变形，仅有弹性变形。
3）当10σ>而且230σσ==毛坯受单向拉伸，有10ε>12322εεε=-=-如翻边工艺。
10σ<而且230σσ==毛坯受单向压缩，有10ε<32122εεε-==如缩口工艺。
6）当1230σσσ<<<在最小压应力方向为压缩变形，在最大压应力方向为伸长变形。
4）当毛坯受两向等拉时120σσ=>而且30σ=12312εεε==-如平板毛坯胀形时中心部位的变形1230σσσ>>>在最大拉应力方向为伸长变形，在最小拉应力方向为压缩变形。
如胀形工艺，两向受拉，在拉应力作用方向上为伸长变形，在没有主应力作用的厚度方向的变形为压缩变形。
5）当加工硬化有利及不利方面有利方面:板料硬化能够减小过大的局部变形,使变形趋于均匀,增大成形极限,同时也提高了材料的强度不利方面:使进一步变形困难.6、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：材料的强度指标随变形程度的增加而增加,塑性随之降低。
引起材料力学性能的变化。
硬化曲线：实际应力曲线或真实应力曲线。
表示硬化规律。
σ=Aεn这种变化规律可近似用指数曲线表示。
A-强化系数n-硬化指数A 、n 与材料种类和性能有关1）硬化规律几种常用冲压板料的硬化曲线硬化指数是表明材料冷变形硬化性能的重要参数，对板料的冲压性能以及冲压件的质量都有较大的影响。
表示变形抗力随变形程度增加而变化的曲线6、金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E B t /σε=6、金属塑性变形的一些基本规律（续）3）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。
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6、金属塑性变形的一些基本规律（续）3）最小阻力定律（续）在同一个冲模外力的直接作用下，毛坯的各个部分都有产生某种形式的塑性变形的可能，但是，由于受模具外力作用方式与以及毛坯各部分的几何形状与尺寸的不同，在所有各种可能发生的变形方式中，需要变形力最小的部分(弱区)首先变形。
即“弱区先变形，变形区为弱区”，这个原则对所有冲压成形过程都适用。
3）最小阻力定律（续）变形趋向性的控制﹡合理地确定毛坯尺寸（图4 ）﹡正确设计模具工作部分形状和尺寸﹡改变毛坯与模具表面的摩擦条件﹡改变坯料局部区域的温度1、冲压成形性能材料的冲压成形性能：材料的冲压性能好成形极限高成形质量好便于冲压加工冲压成形性能是一个综合性的概念成形极限高成形质量好材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。
成形极限：指材料在冲压成形过程中能达到的最大变形程度。
成形质量：是指材料经冲压成形以后所得到的冲压件能够达到的质量指标，包括尺寸精度、厚度变化、表面质量及物理力学性能等。
2、冲压成形性能的试验方法：间接试验和直接试验间接试验有拉伸、剪切、硬度和金相试验等。
直接试验又称模拟试验，是直接模拟某种冲压方式进行的，能可靠地鉴定板料的冲压性能。
如弯曲、胀形、拉深试验。
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。
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系(续）在翻边、扩口、弯曲、胀形等工序中，均匀伸长率越大，则极限变形程度越大。
（1）伸长率δ或均匀伸长率bδ（2）屈服极限sσ屈服极限小，材料容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性好。
拉伸试验中，试样破坏时的伸长率，即总伸长率拉伸试验中，开始产生局部集中变形时（刚出现细颈时）的伸长率，表示板料产生均匀变形或稳定变形的能力σσ（3）屈强比/s b屈强比小，材料易进入塑性变形，而又不容易产生破裂。
这对所有冲压成形都有利。
（4）应变硬化指数n硬化指数表示材料在冷塑变形中材料硬化的程度。
数值越大，硬化效应就大。
变形抗力越大。
可以弥补截面积减小而引起的承载能力的减弱。
其他指标，如塑性应变比，板平面方向系数，应变速率敏感系数等对冲压成形也有影响。
（5）厚向异性指数厚向异性指数是指单向拉伸试样宽度应变和厚度应变之比。
（6）板平面各向异性指数2/)2(45900r r r r -+=∆对拉深件质量的影响tb r εε/=大小反映平面和厚度方向变形难易程度的比较，r 越大，平面方向越易变形，厚度方向较难变形，对拉深有利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：对成形工序，材料应具有良好的塑性，屈强比和屈弹比小，板厚各向异性指数r大，板平面各向异性指数Δ r小。
对于分离工序，只要求材料有一定的塑性，而对材料的其他成形性能指标没有严格的要求。
b．对材料厚度公差的要求：因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，若材料的厚度公差太大，不仅直接影响冲件的质量，还可能导致模具或压力机的损坏。
c．对表面质量的要求：材料的表面应光洁平整，无氧化皮、裂纹、锈斑、划伤、分层等缺陷。
因为表面质量好的材料，成形时不易破裂，也不易擦伤模具，冲件的表面质量也好。
（2）常用冲压材料及选用1）黑色金属、有色金属、非金属材料冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料和带料。
板料的尺寸较大，可用于大型零件的冲压，也可将板料按排样尺寸剪裁成条料后用于中小型零件的冲压；带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，成卷状供应，适应于大批量生产的自动送料。