冲压模具基础培训课件(PPT 68页)

（1） 塑性：
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
1、冲压对模具材料的要求
(1)冲裁模具 具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。
(2)弯曲模具 具有高的耐磨性和断裂抗力
(3)拉深模具 具有高的硬度和耐磨性，凹模工作表面粗糙度比较低。
2、模具用材料
冲模所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬 质合金、锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶 等。冲模中凸、凹模等工作零件主要为模具钢。
3、点的应力状态
(1)应力状态图 在变形物体中取出一个微小正六面体，用该单
元体上相互垂直的三个面上的九个应力分量来表 示其所受的应力，这种图称为应力状态图。
(2)主应力图 单元体上只有正应力而无切应力，则此应力状态图称为主应
力图。
主应力图（九种）
2种单向的， 3种双向的，
4种三向的
(3)球应力状态
11 2 [(12 )2 (23 )2 (31 )2 ]
4. 点的应变状态
点的应变状态也是通过单元体的变形来表示的。 点的应变状态也是一个张量。当采用主轴坐标系时，
单元体就只有3个主应变分量1， 2 和3 ，而没有剪
应变分量。用主轴坐标系表示的应变状态简图称为主
应变图。
✓拉深变形—— 主要表现为压缩类成形特点。 如圆筒形工件拉深时的变形区或非轴对称制件
1.3冲压模具
按其用途可将模具分为：冷冲压模、塑料模、压铸模、锻 模、粉末冶金模、橡胶模、陶瓷模、玻璃模、铸造用金属 模等。按成形原理又可分为冲裁模和型腔模两大类。 冲裁模的分类 按工序性质分有落料模、冲孔模、切边模、切断模、剖切 模、整修模、精冲模、拉深模、弯曲模、翻边模等等。
1 冲压工艺基础
a) 落料模
若三个主应力的大小都相等（123），即
称为球应力状态。
(4)静水压力 三向等压应力称为静水压力。
在静水压力作用下的金属塑性将提高，静水压力越大， 塑性提高越多，这种现象称为静水压效应。
(5)平均应力 单元体上3个正应力的平均值。即
m 1 3 (x y z) 1 3 (1 2 3 )
(5) 等效应力 （1 应力强度）
1 冲压工艺基础
1.4.3 冲压模具常用材料及热处理要求 1.4.3.1 凸、凹模常用材料及热处理要求。
表1-5 凸、凹模常用材料及热处理（一）
1 冲压工艺基础
表1-5 凸、凹模常用材料及热处理（二）
1 冲压工艺基础
1.4.3.2 冲模一般零件的材料和热处理：
表1-6 冲模常用一般零件的材料及热处理要求（一）
0.3~0.4 到 温 15~20m in 到 温 15~20m in
淬火 后
硬度 /H R C
62~65 62~65 62~63 63~66 62~64 62~64 61~63 62~64 40~50 62~64 40~50 61~62 ≥ 60 ≥ 60
1 冲压工艺基础
1.5 冲压常用材料
1.5.1 冲压工艺对材料的要求
曲面或圆角接触的部位。
应力简图：
三、应力－应变曲线（硬化曲线）
加工硬化——
金属在变形过程中随着变形程度的增 加，变形抗力增加，硬度提高，塑性降低 的现象称为加工硬化。
1、应力－应变曲线（硬化曲线）
低
用载荷与试棒 初始截面的比 值来表示
应 变 曲 线
碳 铡 拉 伸 应
力
塑性变 形
弹性变形回复
2、真实应力－应变曲线（加工硬化曲线）
预热
一次
二次
空气炉
盐浴炉
温度
时间
温度
时间
/℃
/m in
/℃
/m in
mm－1
mm－1
400~500 2~3
400~500 2~3
400~500 2~3
400~500 2~3
400~500 2~3
400~500 2~3
400~500 2~3
500~550 2~3
800~850 0.5~0.6
550~600 2~3
冲压件的成形过程是板料发生塑性变形的过程。
金属的塑性变形： 当金属体受力较大，迫使原子偏离原来的稳定平
衡位置，而达到邻近的稳定平衡位置，变形力去除后， 原子就不再回到其原来位置，而是停留在邻近的稳定 平衡位置上，因而变形就成为不可恢复的永久变形。
二、影响塑性及变形抗力的主要因素
1. 影响塑性及变形抗力的主要因素
图1-3 拉深模
1 冲压工艺基础
按工序的组合分 有单工序模和多工序模。多工序模又 分为连续模和复合模等。
按导向装置分 有无导向的开式模和有导向的导板模、 导柱模、导筒模等。
按卸料装置分: 刚性卸料板和弹性卸料板冲模。 按挡料或定位方式分: 固定挡料销、活动挡料销、导 正销和侧刃冲模。 按制造凸、凹模的材料分： 钢质冲模、硬质合金冲模、 橡皮冲模、锌基合金冲模等。
拉深时的变形区内局部
应力简图：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
✓胀形变形—— 属伸长类成形。 如平板毛坯或中空毛坯胀形时的变形区、翻边
成形时的变形区
应力简图：
✓缩口变形—— 属压缩类成形。 如空心毛坯缩口时的变形区
应力简图：
✓剪切变形—— 接近与压缩类成形。 如非轴对称制件成形时变形区内某局部
应力简图：
✓弯曲变形—— 应力与变形在厚度方向上分布不均。 如各种弯曲工序和各种成形工序中毛坯与模具
1 冲压工艺基础
• 模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用 寿命； • 模具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模 具加工的质量和加工成本。
因此，在模具设计时，除设计出合理的模具结构外，还 应选用合适的模具材料及热处理工艺，才能使模具获得良好 的工作性能和较长的使用寿命。
1.4.2 冲模材料的要求和选用原则
1 冲压工艺基础
按送料、出件等方法分： 手动模、半自动模、自动模 等。
按轮廓尺寸分：大型模、中型模、小型模。
1 冲压工艺基础
1.4 冲压模具常用材料
1.4.1 模具材料在模具工业中的地位 模具材料是模具制造的基础，模具材料和热处理技术对
模具的使用寿命、精度和表面粗糙度起着重要的甚至决定性 的作用。因此，根据模具的使用条件合理选用材料，采用适 当的热处理和表面工程技术以便充分发挥模具材料的潜力．
3、模具材料选用时还应考虑以下因素：
(1)模具的工作条件 (2)模具结构因素 (3)模具的工作性质 (4)模具的加工手段 (5)热处理要求
4、冲模材料的选用原则
(1)根据模具种类及其工作条件，选用的材料要满足使用 要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击性、耐 疲劳性。 (2)根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料。 (3)满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，淬透性 好、热处理变形小。 (4)满足经济性要求
800~850 0.5~0.6
550~600 2~3 500~600 500~550
800~850 800~850 800~850
0.5~0.6 0.4~0.5 0.4~0.5
温度 /℃
780~800 790~810 790~810 820~840 820~840 850~870 830~850 960~980 1080~1100 980~1020 1000~1200 960~980 1180~1220 1180~1220
1、金属屈服条件 材料受单向拉伸时，单向拉伸应力达到材料的屈服
极限该质点即屈服；多向应力状态时，当各应力分量之 间符合一定的关系时，质点进入塑性状态，这种关系称 为屈服条件或屈服准则，也称为塑性条件或塑性方程。
工程中常用的屈服条件为：
13s
1、 2、 s ——最大主应力、最小主 应
2、真实应力－应变曲线（加工硬化曲线） 在冲压生产中硬化曲线常用指数曲线表示，
其数学表达式为：
Cn 硬化指数
与材料性能有关的系数
不同C和n值的硬化曲线：
n越大，表示变形过程中，材料变形抗力随变形程度 的增加而迅速增长，同时不易出现 局部的集中变形和破坏， 有利于增大伸长类零件成形时的变形极限。